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儲(chǔ)能與動(dòng)力電池技術(shù)及應(yīng)用先進(jìn)電池功能電解質(zhì)材料 版權(quán)信息
- ISBN:9787030607195
- 條形碼:9787030607195 ; 978-7-03-060719-5
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
儲(chǔ)能與動(dòng)力電池技術(shù)及應(yīng)用先進(jìn)電池功能電解質(zhì)材料 本書特色
本書可供從事新能源材料及器件研究和設(shè)計(jì)的科研人員以及高等院 校相關(guān)專業(yè)師生閱讀參考。
儲(chǔ)能與動(dòng)力電池技術(shù)及應(yīng)用先進(jìn)電池功能電解質(zhì)材料 內(nèi)容簡(jiǎn)介
新型高比能二次電池是新能源技術(shù)研究領(lǐng)域的重要方向,功能電解質(zhì)材料是優(yōu)選新體系電池中的重要組成部分。本書系統(tǒng)闡述了基于多電子反應(yīng)理論的各類新型二次電池的關(guān)鍵技術(shù)及研究方向,重點(diǎn)介紹了鋰離子電池、鋰硫電池、鈉離子電池、鋰空氣電池、多價(jià)陽離子電池等二次電池體系中功能電解質(zhì)材料的研究進(jìn)展,論述了電解質(zhì)材料創(chuàng)新工作中的模擬計(jì)算研究,從理論、技術(shù)、應(yīng)用等方面對(duì)各類新型二次電池功能電解質(zhì)材料的未來發(fā)展進(jìn)行了分析和展望。
儲(chǔ)能與動(dòng)力電池技術(shù)及應(yīng)用先進(jìn)電池功能電解質(zhì)材料 目錄
Contents
叢書序
前言
第1章 基于多電子反應(yīng)機(jī)制的電池新體系概述 1
1.1 多電子反應(yīng)的理論基礎(chǔ) 3
1.2 單價(jià)陽離子的多電子反應(yīng) 6
1.2.1 插層反應(yīng) 6
1.2.2 相轉(zhuǎn)變反應(yīng) 10
1.2.3 可逆有機(jī)反應(yīng) 15
1.2.4 合金化反應(yīng) 18
1.2.5 轉(zhuǎn)化反應(yīng) 25
1.2.6 合金化轉(zhuǎn)化反應(yīng) 28
1.3 多價(jià)陽離子的多電子反應(yīng) 31
1.4 金屬-空氣電池中的多電子反應(yīng) 40
1.5 鋰硫電池中的多電子反應(yīng) 45
1.6 總結(jié)和展望 47
參考文獻(xiàn) 48
第2章 電解質(zhì)材料的基本物性和合成方法 59
2.1 電解質(zhì)材料的基本物性 60
2.1.1 離子電導(dǎo)率 60
2.1.2 離子遷移數(shù) 61
2.1.3 電化學(xué)窗口 62
2.1.4 Li+的溶劑化作用 62
2.2 電解質(zhì)組分及類別 64
2.2.1 電解質(zhì)概述 64
2.2.2 溶劑 64
2.2.3 鋰鹽 67
2.2.4 添加劑 70
2.2.5 人工界面 73
2.3 離子液體電解質(zhì) 75
2.3.1 咪唑類離子液體 76
2.3.2 吡咯類離子液體 77
2.3.3 其他離子液體 78
2.3.4離子液體電解質(zhì)的發(fā)展前景 80
2.4 聚合物電解質(zhì) 81
2.4.1固體聚合物電解質(zhì) 81
2.4.2 凝膠聚合物電解質(zhì) 85
2.5 準(zhǔn)離子液體電解質(zhì) 86
2.5.1 碳酸酯-鋰鹽體系 86
2.5.2 醚-鋰鹽體系 87
2.5.3 聚合物-鋰鹽體系 88
2.5.4 其他溶劑-鋰鹽體系 90
2.6 固態(tài)化復(fù)合電解質(zhì) 90
2.6.1 聚合物復(fù)合電解質(zhì) 90
2.6.2 離子凝膠復(fù)合電解質(zhì) 91
2.7 電解質(zhì)的表征 95
2.7.1 形貌與結(jié)構(gòu)分析 95
2.7.2 熱穩(wěn)定性分析 97
2.7.3 化學(xué)組成分析 98
2.7.4 電化學(xué)性能分析 99
參考文獻(xiàn) 99
第3章 鋰離子電池電解質(zhì) 107
3.1 鋰離子電池概述 109
3.1.1 鋰離子電池的工作原理及發(fā)展 109
3.1.2 鋰離子電池電解質(zhì)概述 114
3.2 有機(jī)液體電解質(zhì) 118
3.2.1 有機(jī)溶劑 118
3.2.2 鋰鹽 119
3.2.3 添加劑 120
3.2.4 與電極材料的相容性 121
3.2.5 在鋰離子電池中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展 123
3.3 固體電解質(zhì) 123
3.3.1 無機(jī)固體電解質(zhì) 123
3.3.2 固體聚合物電解質(zhì) 133
3.3.3 復(fù)合固體電解質(zhì) 133
3.4 離子液體電解質(zhì) 148
3.4.1 離子液體的組成和種類 148
3.4.2 離子液體的特性 149
3.4.3 在鋰離子電池中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展 150
3.5 水系電解質(zhì) 159
3.5.1 水系可充電鋰電池的電極 160
3.5.2 水系液體電解質(zhì) 161
3.5.3 水系可充電鋰電池面臨的挑戰(zhàn)及解決方案 162
3.5.4 水系可充電鋰電池電解質(zhì)的分類及研究現(xiàn)狀 164
參考文獻(xiàn) 165
第4章 鋰硫電池電解質(zhì) 175
4.1 鋰硫電池概述 176
4.2 液體電解質(zhì) 178
4.2.1 醚基電解質(zhì) 178
4.2.2 新型溶劑電解質(zhì) 188
4.2.3 鋰負(fù)極成膜電解質(zhì) 191
4.3 固體電解質(zhì) 193
4.3.1 固體聚合物電解質(zhì) 193
4.3.2 無機(jī)固體電解質(zhì) 195
4.4 復(fù)合電解質(zhì) 198
4.4.1 凝膠聚合物電解質(zhì) 199
4.4.2 無機(jī)有機(jī)復(fù)合電解質(zhì) 201
4.5 總結(jié)和展望 203
參考文獻(xiàn) 204
第5章 鈉離子電池電解質(zhì) 211
5.1 鈉離子電池概述 212
5.2 鈉離子電池電解質(zhì)概述及其特性 215
5.2.1 化學(xué)-電化學(xué)穩(wěn)定性 215
5.2.2 熱穩(wěn)定性 218
5.2.3 離子傳輸性能 220
5.2.4 其他性能 222
5.3 鈉離子電池電解質(zhì)先進(jìn)研究方法 222
5.3.1 電極和集流體間界面表征研究方法 223
5.3.2 鈉離子電池電解質(zhì)表征方法 223
5.3.3 SEI膜表征方法 226
5.4 鈉鹽 227
5.5 鈉離子電池電解質(zhì)及其性能 230
5.5.1 基于酯和醚的有機(jī)液體電解質(zhì) 230
5.5.2 離子液體電解質(zhì) 236
5.5.3 水系電解質(zhì) 241
5.5.4 固體電解質(zhì) 244
5.5.5 混合電解質(zhì) 256
5.6 相界面的研究進(jìn)展 259
5.6.1 界面和鈍化層的基本屬性 261
5.6.2 不同電解質(zhì)材料的SEI膜 263
5.6.3 人工SEI膜 267
5.7 鈉離子電池電解質(zhì)的商業(yè)進(jìn)展 270
5.8 總結(jié)和展望 273
參考文獻(xiàn) 274
第6章 鋰-空氣電池電解質(zhì) 281
6.1鋰-空氣電池電解質(zhì)的發(fā)展歷史及其機(jī)理 282
6.2 非水液體電解質(zhì) 288
6.2.1 溶劑 289
6.2.2 鋰鹽 292
6.2.3 添加劑 294
6.3 離子液體電解質(zhì) 304
6.3.1 室溫離子液體電解質(zhì) 305
6.3.2基于離子液體的混合液體電解質(zhì) 307
6.3.3 溶劑化離子液體電解質(zhì) 307
6.4 固體電解質(zhì) 309
6.4.1 固體聚合物電解質(zhì) 310
6.4.2 無機(jī)固體電解質(zhì) 313
6.4.3 復(fù)合固體電解質(zhì) 320
6.4.4 固-液復(fù)合電解質(zhì) 322
6.5 水系電解質(zhì) 327
6.5.1 Li+傳導(dǎo)膜 327
6.5.2 酸性和堿性電解質(zhì) 328
6.6 總結(jié)和展望 330
參考文獻(xiàn) 331
第7章 多價(jià)陽離子電池電解質(zhì) 341
7.1 鋁離子電池電解質(zhì) 342
7.1.1 電解質(zhì)概述 342
7.1.2 電解質(zhì)分類 343
7.1.3 總結(jié)和展望 358
7.2 鎂離子電池電解質(zhì) 359
7.2.1 有機(jī)電解質(zhì) 359
7.2.2 含硼電解質(zhì) 364
7.2.3 凝膠聚合物電解質(zhì) 367
7.2.4 離子液體電解質(zhì) 370
7.2.5 總結(jié)和展望 372
參考文獻(xiàn) 372
第8章 電解質(zhì)材料理論計(jì)算 377
8.1 理論計(jì)算方法 378
8.1.1 分子模擬 378
8.1.2 半經(jīng)驗(yàn)方法 378
8.1.3 **性原理計(jì)算 379
8.1.4 從頭計(jì)算法 379
8.1.5 密度泛函理論 380
8.1.6 分子動(dòng)力學(xué)模擬 381
8.2 典型案例 381
8.2.1 QC計(jì)算和MD模擬探索新電解質(zhì)體系 381
8.2.2 DFT計(jì)算研究人工SEI膜 383
8.2.3 AIMD研究界面相互作用 385
8.2.4 經(jīng)典的MD模擬研究溶劑化結(jié)構(gòu) 388
8.3 電解質(zhì)材料理論計(jì)算的應(yīng)用 391
8.3.1 理論計(jì)算在鋰離子電池電解質(zhì)中的應(yīng)用 391
8.3.2 理論計(jì)算在鈉離子電池電解質(zhì)中的應(yīng)用 400
參考文獻(xiàn) 405
儲(chǔ)能與動(dòng)力電池技術(shù)及應(yīng)用先進(jìn)電池功能電解質(zhì)材料 作者簡(jiǎn)介
陳人杰,北京理工大學(xué)材料學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。擔(dān)任部委能源專業(yè)組委員、中國材料研究學(xué)會(huì)理事(能源轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)材料分會(huì)秘書長(zhǎng))、中國硅酸鹽學(xué)會(huì)固態(tài)離子學(xué)分會(huì)理事、國際電化學(xué)能源科學(xué)院(IAOEES)理事、中國化工學(xué)會(huì)化工新材料專業(yè)委員會(huì)委員、中國電池工業(yè)協(xié)會(huì)全國電池行業(yè)專家。 面向大規(guī)模儲(chǔ)能、新能源汽車、航空航天、高端通信等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅茈姵氐闹卮笮枨螅槍?duì)高比能長(zhǎng)航時(shí)電池新體系的設(shè)計(jì)與制造、高性能電池安全性/環(huán)境適應(yīng)性的提升、超薄/輕質(zhì)/長(zhǎng)壽命特種儲(chǔ)能器件及關(guān)鍵材料的研制、全生命周期電池設(shè)計(jì)及材料的資源化應(yīng)用等科學(xué)問題,開展多電子高比能二次電池新體系及關(guān)鍵材料、新型離子液體及功能復(fù)合電解質(zhì)材料、特種電源用新型薄膜材料與結(jié)構(gòu)器件、綠色二次電池資源化再生等方面的教學(xué)和科研工作。主持承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、“863”計(jì)劃項(xiàng)目、中央在京高校重大成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目、北京市科技計(jì)劃項(xiàng)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(fā)表SCI論文200余篇;申請(qǐng)發(fā)明專利82項(xiàng),獲授權(quán)35項(xiàng);開發(fā)出鋰硫電池材料基因組大數(shù)據(jù)平臺(tái),獲批軟件著作權(quán)7項(xiàng)。先后入選教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”(2009年)、北京市優(yōu)秀人才培養(yǎng)資助計(jì)劃(2010年)、北京市科技新星計(jì)劃(2010年)、北京高等學(xué)校卓越青年科學(xué)家計(jì)劃(2018年)、中國工程前沿杰出青年學(xué)者(2018年)、英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士(2020年)。作為主要完成人,榮獲國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、部級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)。 2006年至今,圍繞多電子高比能鋰硫二次電池及關(guān)鍵材料開展了從原理創(chuàng)新、材料突破到器件構(gòu)筑的系統(tǒng)研究工作。基于多電子理論研制了高載硫高導(dǎo)電多維穩(wěn)定復(fù)合電極,設(shè)計(jì)了輕質(zhì)功能修飾隔膜/夾層,發(fā)明了高安全功能復(fù)合電解質(zhì)材料,并構(gòu)筑了3D納米陣列修飾改性鋰負(fù)極,研制出能量密度從300 Wh/kg到600 Wh/kg不同規(guī)格和性能特征的鋰硫電池樣品,通過模組優(yōu)化設(shè)計(jì)先后在高容量通信裝備、無人機(jī)、機(jī)器人、新能源車輛等方面開展了應(yīng)用。
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