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石墨烯電化學儲能技術 版權信息
- ISBN：9787562864073
- 條形碼：9787562864073 ; 978-7-5628-6407-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
石墨烯電化學儲能技術 本書特色
石墨烯是碳的同素異形體大家族的又一個傳奇，也是當今橫跨學術界和產業界的超級明星，幾乎到了家喻戶曉、婦孺皆知的程度。當然，石墨烯是當之無愧的。作為由單層碳原子構成的蜂窩狀二維原子晶體材料，石墨烯擁有無與倫比的特性。理論上講，它是導電性和導熱性較好的材料，也是理想的輕質高強材料。正因如此，一經問世便吸引了全球范圍的關注。石墨烯有可能創造一個全新的產業，石墨烯產業將成為未來全球高科技產業競爭的高地，這一點已經成為國內外學術界和產業界的共識。 從2004年至今，已經有了近十六年的歷史沉淀。無論是石墨烯的基礎研究，還是石墨烯材料的產業化實踐，人們都有了更多的一手材料，更有可能對石墨烯材料有一個全方位套叢書出的、科學的、理性的認識。總結歷史，是為了更好地走向未來。對于新興的石墨烯產業來說，戰略前沿新材料——石墨烯出版工程的出版意義也是不言而喻的。事實上，國內外已經出版了數十部石墨烯相關書籍，其中不乏經典性著作。本叢書的定位有所不同，希望能夠全面總結石墨烯相關的知識積累，反映石墨烯領域的國內外前沿研究進展，展示石墨烯新材料的產業化現狀與發展前景，尤其希望能夠充分體現國人對石墨烯領域的貢獻。 本叢書共包括22分冊，執筆作者20余位，都是石墨烯領域的重量級學者、專家，因此可以從源頭上保障叢書的專業性和科學性。叢書分五大部分，囊括了從石墨烯的基本性質和表征技術，到石墨烯材料的制備方法及其在不同領域的應用，以及石墨烯產品的計量檢測標準等全方位的知識總結。同時，兩份產業研究報告詳細闡述了世界各國的石墨烯產業發展現狀和未來發展趨勢。除此之外，叢書還為廣大石墨烯迷們提供了一份科普讀物《有問必答：石墨烯的魅力》，針對廣泛征集到的石墨烯相關問題答疑解惑，去偽求真。 本叢書的內容涵蓋石墨烯新材料的方方面面，每個分冊也相對獨立，具有很強的系統性、知識性、專業性和即時性，凝聚著各位作者的研究心得、智慧和心血，供不同需求的廣大讀者參考使用。希望叢書的出版對中國的石墨烯研究和中國石墨烯產業的健康發展有所助益。
石墨烯電化學儲能技術 內容簡介
本書圍繞石墨烯在電化學儲能技術中的應用,重點對不錯電容器、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應用于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應用于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(不錯電容器、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應用。第9章對石墨烯應用于電化學儲能器件的發展機遇和面臨的挑戰做了系統評述。
石墨烯電化學儲能技術 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 石墨烯的發現與制備006
1.2.1 石墨烯的發現006
1.2.2 石墨烯的性質007
1.2.3 石墨烯的制備技術008
1.3 生逢其時———石墨烯在電化學儲能領域的應用009
1.3.1 碳與石墨烯009
1.3.2 石墨烯用于儲能的研究進展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應用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 應用領域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 基于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 應用前景展望041
參考文獻042
第3 章 石墨烯在鋰離子電池中的應用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 石墨烯基復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應用070
3.3.2 石墨烯/非碳復合材料作為鋰離子電池負極073
3.4 其他應用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應用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應用094
4.2.1 石墨烯/硫復合正極材料095
4.2.2 石墨烯/硫/碳復合正極098
4.2.3 石墨烯/硫/聚合物復合正極材料100
4.2.4 石墨烯/硫/無機顆粒復合正極材料101
4.2.5 石墨烯/Li2S復合正極材料104
4.3 石墨烯在鋰硫電池隔膜中的應用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應用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應用133
5.3.1 石墨烯基正極催化劑133
5.3.2 石墨烯/其他組分復合材料基正極催化劑139
5.4 應用前景與展望145
參考文獻148
第6 章 石墨烯在鈉離子電池中的應用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應用156
6.2.1 石墨烯用作鈉離子電池負極材料156
6.2.2 石墨烯負極界面優化167
6.2.3 石墨烯復合材料用作電極材料170
6.3 石墨烯在鈉金屬負極中的應用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應用展望201
參考文獻202
第7 章 石墨烯在鋰金屬負極中的應用207
7.1 鋰金屬負極概述209
7.1.1 應用前景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 應用前景展望226
參考文獻227
第8 章 石墨烯在其他儲能器件中的應用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應用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應用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
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 石墨烯的發現與制備006
1.2.1 石墨烯的發現006
1.2.2 石墨烯的性質007
1.2.3 石墨烯的制備技術008
1.3 生逢其時———石墨烯在電化學儲能領域的應用009
1.3.1 碳與石墨烯009
1.3.2 石墨烯用于儲能的研究進展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應用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 應用領域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 基于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 應用前景展望041
參考文獻042
第3 章 石墨烯在鋰離子電池中的應用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 石墨烯基復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應用070
3.3.2 石墨烯/非碳復合材料作為鋰離子電池負極073
3.4 其他應用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應用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應用094
4.2.1 石墨烯/硫復合正極材料095
4.2.2 石墨烯/硫/碳復合正極098
4.2.3 石墨烯/硫/聚合物復合正極材料100
4.2.4 石墨烯/硫/無機顆粒復合正極材料101
4.2.5 石墨烯/Li2S復合正極材料104
4.3 石墨烯在鋰硫電池隔膜中的應用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應用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應用133
5.3.1 石墨烯基正極催化劑133
5.3.2 石墨烯/其他組分復合材料基正極催化劑139
5.4 應用前景與展望145
參考文獻148
第6 章 石墨烯在鈉離子電池中的應用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應用156
6.2.1 石墨烯用作鈉離子電池負極材料156
6.2.2 石墨烯負極界面優化167
6.2.3 石墨烯復合材料用作電極材料170
6.3 石墨烯在鈉金屬負極中的應用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應用展望201
參考文獻202
第7 章 石墨烯在鋰金屬負極中的應用207
7.1 鋰金屬負極概述209
7.1.1 應用前景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 應用前景展望226
參考文獻227
第8 章 石墨烯在其他儲能器件中的應用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應用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應用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
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石墨烯電化學儲能技術 作者簡介
楊全紅，天津大學教授、博士生導師。國家杰出青年科學基金獲得者、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 年畢業于天津大學，1999 年畢業于中科院煤化所，其后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后研究。 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余篇，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余項。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。
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