石墨烯電化學儲能技術

《石墨烯電化學儲能技術》是一本2021年出版的圖書，由華東理工大學出版社出版

基本介紹

• 中文名：石墨烯電化學儲能技術
• 作者：楊全紅
• 出版時間：2021年7月
• 出版社：華東理工大學出版社
• ISBN：9787562864073
• 類別：自然科學類圖書
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝

內容簡介

本書圍繞石墨烯在電化學儲能技術中的套用,重點對超級電容器、鋰離子電池、鋰硫電池等電化學儲能器件中涉及的石墨烯基材料進行了介紹,系統闡述了石墨烯在多種電化學儲能器件中的角色及功能,給出了一系列石墨烯套用於電化學儲能器件的方法、策略和實例。本書共九章,1章為緒論,主要闡述了電化學儲能技術的發展現狀以及石墨烯套用於電化學儲能領域的潛力。第2~6 章分別針對不同的電化學儲能器件(超級電容器、鋰離子電池、鋰硫電池、鋰空氣電池、鈉離子電池)系統闡述石墨烯在其中扮演的角色以及電化學儲能用石墨烯基材料的設計策略。第7、8章進一步將石墨烯基材料的設計策略拓展到新型儲能技術體系,包括鋰金屬負極等其他電化學儲能器件的設計和套用。第9章對石墨烯套用於電化學儲能器件的發展機遇和面臨的挑戰做了系統評述。

作者簡介

楊全紅博士，天津大學講席教授、博士生導師，新加坡國立大學（NUS）-天津大學（TJU）福州學院教授、PI，清華-伯克利深圳學院客座教授。國家傑出青年科學基金獲得者、中組部“萬人計畫”領軍人才、天津市有突出貢獻專家、科睿唯安“全球高被引科學家”和愛思唯爾“中國高被引學者”，享受國務院政府特殊津貼。1994 年畢業於天津大學，1999 年畢業於中科院煤化所，其後在中科院金屬研究所、法國科研中心、日本東北大學、英國南安普頓大學從事博士後研究。從事碳功能材料、新型二維材料和先進電池研究，在Nature Commun., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Energy Environ. Sci. 等刊物發表論文200餘篇，他人引用 18000 余次，H因子 77。出版石墨烯材料專著《石墨烯：化學剝離與組裝》，擁有中國和國際授權發明專利40餘項。成果曾獲國家技術發明二等獎（2017）、教育部高等學校科學研究優秀成果一等獎（2019）、天津市自然科學一等獎（2013）等學術獎勵。擔任儲能領域知名刊物《Energy Storage Materials》副主編、《Carbon》、《Science China Materials》等10份刊物編委，為《人民日報》等撰寫評論文章。

圖書目錄

1章　緒論001

1.1 電化學儲能技術003

1.1.1 簡介003

1.1.2 電化學儲能面臨的機遇與挑戰004

1.2 石墨烯的發現與製備006

1.2.1 石墨烯的發現006

1.2.2 石墨烯的性質007

1.2.3 石墨烯的製備技術008

1.3 生逢其時———石墨烯在電化學儲能領域的套用009

1.3.1 碳與石墨烯009

1.3.2 石墨烯用於儲能的研究進展010

1.3.3 石墨烯基材料與電極的組裝策略011

1.3.4 石墨烯的使命012

參考文獻014

第2 章　石墨烯在超級電容器中的套用017

2.1 超級電容器概述019

2.1.1 分類與儲能機理020

2.1.2 套用領域022

2.2 石墨烯基超級電容器的設計023

2.2.1 石墨烯基雙電層電容器023

2.2.2 石墨烯基贗電容器030

2.3 石墨烯作為模板構建超電容材料032

2.4 基於石墨烯組裝體的電極材料的構建033

2.4.1 一維石墨烯基組裝體034

2.4.2 二維石墨烯基組裝體036

2.4.3 三維石墨烯基組裝體037

2.5 套用前景展望041

參考文獻042

第3 章　石墨烯在鋰離子電池中的套用047

3.1 鋰離子電池簡介049

3.1.1 發展歷史049

3.1.2 機遇與挑戰051

3.2 鋰離子電池正極052

3.2.1 石墨烯導電添加劑053

3.2.2 石墨烯基複合物作為鋰離子電池正極材料062

3.3 鋰離子電池負極067

3.3.1 石墨烯在鋰離子電池負極中的套用070

3.3.2 石墨烯/非碳複合材料作為鋰離子電池負極073

3.4 其他套用078

3.5 材料設計展望080

參考文獻081

第4 章　石墨烯在鋰硫電池中的套用089

4.1 鋰硫電池簡介091

4.1.1 特點091

4.1.2 工作機理092

4.1.3 面臨的挑戰093

4.2 石墨烯在正極結構設計中的套用094

4.2.1 石墨烯/硫複合正極材料095

4.2.2 石墨烯/硫/碳複合正極098

4.2.3 石墨烯/硫/聚合物複合正極材料100

4.2.4 石墨烯/硫/無機顆粒複合正極材料101

4.2.5 石墨烯/Li2S複合正極材料104

4.3 石墨烯在鋰硫電池隔膜中的套用106

4.3.1 石墨烯及其衍生物修飾隔膜106

4.3.2 石墨烯/碳材料修飾隔膜109

4.3.3 石墨烯/有機物修飾隔膜111

4.3.4 石墨烯/無機物修飾隔膜113

4.4 鋰硫電池催化114

4.4.1 過渡金屬化合物催化劑116

4.4.2 單原子催化劑117

4.4.3 異質結構催化劑119

4.5 結論與展望120

參考文獻121

第5 章　石墨烯在鋰空氣電池中的套用125

5.1 鋰空氣電池概述127

5.1.1 鋰空氣電池的特點127

5.1.2 鋰空氣電池的工作機理128

5.1.3 鋰空氣電池存在的問題129

5.2 鋰空氣電池正極催化劑材料的研究進展130

5.3 石墨烯在鋰空氣電池電極材料中的套用133

5.3.1 石墨烯基正極催化劑133

5.3.2 石墨烯/其他組分複合材料基正極催化劑139

5.4 套用前景與展望145

參考文獻148

第6 章　石墨烯在鈉離子電池中的套用151

6.1 鈉離子電池技術概述153

6.2 石墨烯在鈉離子電池電極材料中的套用156

6.2.1 石墨烯用作鈉離子電池負極材料156

6.2.2 石墨烯負極界面最佳化167

6.2.3 石墨烯複合材料用作電極材料170

6.3 石墨烯在鈉金屬負極中的套用193

6.3.1 可加工鈉金屬負極193

6.3.2 鈉空氣電池196

6.3.3 鈉二氧化碳電池198

6.3.4 室溫鈉硫電池200

6.4 鈉離子電池用石墨烯套用展望201

參考文獻202

第7 章　石墨烯在鋰金屬負極中的套用207

7.1 鋰金屬負極概述209

7.1.1 套用前景209

7.1.2 發展與挑戰209

7.2 石墨烯基鋰金屬負極支架212

7.2.1 大表面積的石墨烯骨架212

7.2.2 改性石墨烯對鋰金屬沉積性能的影響217

7.2.3 石墨烯支架對鋰金屬的機械性能的影響218

7.3 石墨烯基中間功能層221

7.3.1 鋰金屬負極界面保護221

7.3.2 離子濃度調節層223

7.4 金屬鋰負極表面封裝225

7.5 套用前景展望226

參考文獻227

第8 章　石墨烯在其他儲能器件中的套用231

8.1 概述233

8.2 混合電容器234

8.2.1 鋰離子電容器234

8.2.2 鈉離子電容器248

8.2.3 其他混合儲能器件254

8.3 雙離子電池256

8.3.1 概述256

8.3.2 石墨烯在雙離子電池中的套用258

8.4 鉛酸蓄電池259

8.4.1 概述259

8.4.2 石墨烯在鉛酸蓄電池中的套用260

8.5 展望262

參考文獻264

第9 章　“石墨烯 ”儲能的機遇和挑戰269

9.1 時代機遇和研發進展271

9.2 認識誤區和觀念更正272

9.3 “石墨烯 ”電池(儲能)———夢想終將照進現實273

9.3.1 石墨烯———做傳統碳材料做不好的事情274

9.3.2 石墨烯———做傳統碳材料做不了的事情275

9.3.3 石墨烯儲能技術產業化推進的幾點建議276

索引278