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儲能與動力電池技術及應用多電子高比能鋰硫二次電池 版權信息
- ISBN：9787030607188
- 條形碼：9787030607188 ; 978-7-03-060718-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
儲能與動力電池技術及應用多電子高比能鋰硫二次電池 本書特色
“儲能與動力電池技術及應用”叢書分冊，重點介紹鋰硫電池體系設計開發和性能提升。
儲能與動力電池技術及應用多電子高比能鋰硫二次電池 內容簡介
多電子高比能電池新體系是新能源材料研究領域的重要方向，其中鋰硫二次電池是新體系電池的典型代表，也是近年來的研究熱點。本書系統介紹了基于多電子反應機制的鋰硫二次電池的工作原理、發展歷程、研究現狀和技術難點，重點闡述了鋰硫二次電池正極、負極、功能電解質、改性隔膜及功能夾層等關鍵材料的研究進展，論述了材料創新研究工作中所應用的理論計算方法與優選表征技術，并對鋰硫二次電池的工程化應用提出了展望。
儲能與動力電池技術及應用多電子高比能鋰硫二次電池 目錄
目錄 Contents
叢書序
前言
第1章 鋰硫電池概述 1
1.1 電池起源及發展 2
1.1.1 電池的起源 2
1.1.2 電池的發展 4
1.2 多電子反應理論基礎 7
1.3 鋰、硫元素 10
1.3.1 鋰元素 10
1.3.2 硫元素 16
1.4 鋰硫電池簡介 20
1.4.1 發展歷史 21
1.4.2 工作原理 23
1.4.3 鋰硫電池存在的問題 25
1.4.4 鋰硫電池的研究現狀 27
1.5 本書的主要內容 28
參考文獻 28
第2章 鋰硫電池正極材料 33
2.1 硫正極材料的特性及存在的問題 34
2.2 正極活性物質 35
2.2.1 單質硫 35
2.2.2 Li2S 36
2.2.3 有機硫 41
2.2.4 S2～4 46
2.2.5 液態硫 48
2.3 基體材料 50
2.3.1 碳材料 51
2.3.2 聚合物材料 65
2.3.3 金屬化合物 69
2.3.4 復合材料 75
2.3.5 基體材料的催化作用 84
2.3.6 小結 88
2.4 黏結劑 89
2.4.1 強柔韌性黏結劑 89
2.4.2 導電/導離子黏結劑 90
2.4.3 氧化還原活性黏結劑 90
2.4.4 安全性黏結劑 91
2.4.5 小結 92
2.5 總結與展望 92
參考文獻 93
第3章 鋰硫電池負極材料 99
3.1 鋰金屬負極的優勢及缺點 100
3.1.1 鋰金屬負極的優勢 100
3.1.2 鋰金屬負極的缺點 100
3.2 鋰金屬負極的優化及改性 104
3.2.1 負極-電解質原位界面改性 104
3.2.2 人工SEI 膜 111
3.2.3 鋰金屬負極結構設計 118
3.3 非鋰金屬負極 125
3.3.1 碳基負極 125
3.3.2 硅基負極 126
3.3.3 錫基負極 129
3.3.4 鍺基負極 130
3.3.5 鋁基負極 131
3.3.6 金屬氧化物負極 131
3.4 總結與展望 132
參考文獻 133
第4章 鋰硫電池電解質材料 139
4.1 液體電解質 141
4.1.1 溶劑 142
4.1.2 電解質鋰鹽 149
4.1.3 功能添加劑 152
4.2 固體電解質 155
4.2.1 聚合物電解質 156
4.2.2 無機物基電解質 164
4.3 總結與展望 172
參考文獻 173
第5章 改性隔膜及功能夾層 179
5.1 碳材料改性隔膜及功能夾層 180
5.1.1 多孔碳 180
5.1.2 碳納米管 184
5.1.3 石墨烯 187
5.2 聚合物改性隔膜及功能夾層 190
5.3 金屬化合物改性隔膜及功能夾層 194
5.3.1 金屬氧化物 195
5.3.2 金屬硫化物 196
5.3.3 金屬氮化物 199
5.3.4 金屬有機骨架材料 199
5.3.5 其他金屬化合物 201
5.4 總結與展望 203
參考文獻 203
第6章 鋰硫電池理論計算與表征方法 207
6.1 理論計算 208
6.1.1 理論計算簡介 208
6.1.2 鋰硫電池中的理論計算 211
6.2 原位表征 217
6.2.1 表征方法簡介 217
6.2.2 鋰硫電池中的常用表征方法 217
6.3 總結與展望 233
6.3.1 鋰硫電池體系中理論計算的進展與展望 233
6.3.2 各種表征方法的優缺點以及未來工作的展望 234
參考文獻 236
第7章 鋰硫電池工程化應用及展望 241
7.1 鋰硫電池工程化關鍵參數 242
7.1.1 正極硫含量和硫面載量 242
7.1.2 液硫比 243
7.1.3 負極鋰箔的厚度 244
7.1.4 硫的實際比容量 244
7.1.5 其他參數 244
7.2 鋰硫電池工程化制造工藝探索 245
7.2.1 高比容量硫正極的制備 246
7.2.2 功能電解質的制備 251
7.2.3 新型負極工藝探索 255
7.2.4 電池管理系統設計 260
7.3 鋰硫電池工程化研究現狀與軟包電池技術進展 262
7.3.1 國外鋰硫電池研究進展 263
7.3.2 國內鋰硫電池研究進展 264
7.4 鋰硫電池工程化應用與前景分析 266
參考文獻 267
附錄 鋰硫電池的相關術語 271
叢書序
前言
第1章 鋰硫電池概述 1
1.1 電池起源及發展 2
1.1.1 電池的起源 2
1.1.2 電池的發展 4
1.2 多電子反應理論基礎 7
1.3 鋰、硫元素 10
1.3.1 鋰元素 10
1.3.2 硫元素 16
1.4 鋰硫電池簡介 20
1.4.1 發展歷史 21
1.4.2 工作原理 23
1.4.3 鋰硫電池存在的問題 25
1.4.4 鋰硫電池的研究現狀 27
1.5 本書的主要內容 28
參考文獻 28
第2章 鋰硫電池正極材料 33
2.1 硫正極材料的特性及存在的問題 34
2.2 正極活性物質 35
2.2.1 單質硫 35
2.2.2 Li2S 36
2.2.3 有機硫 41
2.2.4 S2～4 46
2.2.5 液態硫 48
2.3 基體材料 50
2.3.1 碳材料 51
2.3.2 聚合物材料 65
2.3.3 金屬化合物 69
2.3.4 復合材料 75
2.3.5 基體材料的催化作用 84
2.3.6 小結 88
2.4 黏結劑 89
2.4.1 強柔韌性黏結劑 89
2.4.2 導電/導離子黏結劑 90
2.4.3 氧化還原活性黏結劑 90
2.4.4 安全性黏結劑 91
2.4.5 小結 92
2.5 總結與展望 92
參考文獻 93
第3章 鋰硫電池負極材料 99
3.1 鋰金屬負極的優勢及缺點 100
3.1.1 鋰金屬負極的優勢 100
3.1.2 鋰金屬負極的缺點 100
3.2 鋰金屬負極的優化及改性 104
3.2.1 負極-電解質原位界面改性 104
3.2.2 人工SEI 膜 111
3.2.3 鋰金屬負極結構設計 118
3.3 非鋰金屬負極 125
3.3.1 碳基負極 125
3.3.2 硅基負極 126
3.3.3 錫基負極 129
3.3.4 鍺基負極 130
3.3.5 鋁基負極 131
3.3.6 金屬氧化物負極 131
3.4 總結與展望 132
參考文獻 133
第4章 鋰硫電池電解質材料 139
4.1 液體電解質 141
4.1.1 溶劑 142
4.1.2 電解質鋰鹽 149
4.1.3 功能添加劑 152
4.2 固體電解質 155
4.2.1 聚合物電解質 156
4.2.2 無機物基電解質 164
4.3 總結與展望 172
參考文獻 173
第5章 改性隔膜及功能夾層 179
5.1 碳材料改性隔膜及功能夾層 180
5.1.1 多孔碳 180
5.1.2 碳納米管 184
5.1.3 石墨烯 187
5.2 聚合物改性隔膜及功能夾層 190
5.3 金屬化合物改性隔膜及功能夾層 194
5.3.1 金屬氧化物 195
5.3.2 金屬硫化物 196
5.3.3 金屬氮化物 199
5.3.4 金屬有機骨架材料 199
5.3.5 其他金屬化合物 201
5.4 總結與展望 203
參考文獻 203
第6章 鋰硫電池理論計算與表征方法 207
6.1 理論計算 208
6.1.1 理論計算簡介 208
6.1.2 鋰硫電池中的理論計算 211
6.2 原位表征 217
6.2.1 表征方法簡介 217
6.2.2 鋰硫電池中的常用表征方法 217
6.3 總結與展望 233
6.3.1 鋰硫電池體系中理論計算的進展與展望 233
6.3.2 各種表征方法的優缺點以及未來工作的展望 234
參考文獻 236
第7章 鋰硫電池工程化應用及展望 241
7.1 鋰硫電池工程化關鍵參數 242
7.1.1 正極硫含量和硫面載量 242
7.1.2 液硫比 243
7.1.3 負極鋰箔的厚度 244
7.1.4 硫的實際比容量 244
7.1.5 其他參數 244
7.2 鋰硫電池工程化制造工藝探索 245
7.2.1 高比容量硫正極的制備 246
7.2.2 功能電解質的制備 251
7.2.3 新型負極工藝探索 255
7.2.4 電池管理系統設計 260
7.3 鋰硫電池工程化研究現狀與軟包電池技術進展 262
7.3.1 國外鋰硫電池研究進展 263
7.3.2 國內鋰硫電池研究進展 264
7.4 鋰硫電池工程化應用與前景分析 266
參考文獻 267
附錄 鋰硫電池的相關術語 271
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儲能與動力電池技術及應用多電子高比能鋰硫二次電池 作者簡介
陳人杰，北京理工大學材料學院教授、博士生導師。擔任部委能源專業組委員、中國材料研究學會理事（能源轉換及存儲材料分會秘書長）、中國硅酸鹽學會固態離子學分會理事、國際電化學能源科學院（IAOEES）理事、中國化工學會化工新材料專業委員會委員、中國電池工業協會全國電池行業專家。 面向大規模儲能、新能源汽車、航空航天、高端通信等領域對高性能電池的重大需求，針對高比能長航時電池新體系的設計與制造、高性能電池安全性／環境適應性的提升、超薄／輕質／長壽命特種儲能器件及關鍵材料的研制、全生命周期電池設計及材料的資源化應用等科學問題，開展多電子高比能二次電池新體系及關鍵材料、新型離子液體及功能復合電解質材料、特種電源用新型薄膜材料與結構器件、綠色二次電池資源化再生等方面的教學和科研工作。主持承擔了國家自然科學基金項目、國家重點研發計劃項目、“863”計劃項目、中央在京高校重大成果轉化項目、北京市科技計劃項目等課題。 在Chemical Reviews、Chemical Society Reviews、National Science Review、Advanced Materials、Nature Communications、Angewandte Chemie-International Edition、Energy＆Environmental Science、Energy Storage Materials等期刊發表SCI論文200余篇；申請發明專利82項，獲授權35項；開發出鋰硫電池材料基因組大數據平臺，獲批軟件著作權7項。先后入選教育部“新世紀優秀人才支持計劃”（2009年）、北京市優秀人才培養資助計劃（2010年）、北京市科技新星計劃（2010年）、北京高等學校卓越青年科學家計劃（2018年）、中國工程前沿杰出青年學者（2018年）、英國皇家化學學會會士（2020年）。作為主要完成人，榮獲國家技術發明獎二等獎1項、部級科學技術獎一等獎3項。 2006年至今，圍繞多電子高比能鋰硫二次電池及關鍵材料開展了從原理創新、材料突破到器件構筑的系統研究工作。基于多電子理論研制了高載硫高導電多維穩定復合電極，設計了輕質功能修飾隔膜／夾層，發明了高安全功能復合電解質材料，并構筑了3D納米陣列修飾改性鋰負極，研制出能量密度從300 Wh／kg到600 Wh／kg不同規格和性能特征的鋰硫電池樣品，通過模組優化設計先后在高容量通信裝備、無人機、機器人、新能源車輛等方面開展了應用。
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