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鋰空氣電池 版權信息
- ISBN：9787122427755
- 條形碼：9787122427755 ; 978-7-122-42775-5
- 裝幀：精裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
鋰空氣電池 本書特色
1.鋰空氣電池是目前已知的眾多電池技術中理論能量密度很高的電池體系，近年來備受關注、發展迅速。2.系統、全面、深入地介紹了各類鋰空氣電池的工作原理、發展現狀、目前挑戰和未來方向。3.對其理論模擬與計算、系統設計與應用的進展情況進行了分析與討論，還對在鋰空氣電池基礎上發展起來的鋰二氧化碳電池進行了簡要的探討。
鋰空氣電池 內容簡介
《鋰空氣電池》是“先進電化學能源存儲與轉化技術叢書” 的分冊之一。本書系統、全面、深入地介紹了各類鋰空氣電池的工作原理、發展現狀、目前挑戰和未來方向，并對其理論模擬與計算、系統設計與應用的進展情況進行了分析與討論，還對在鋰空氣電池基礎上發展起來的鋰二氧化碳電池進行了簡要的探討。本書既可以作為從事電化學新能源和鋰空氣電池方向的科技工作者和工程技術人員重要的參考書和工具書，也可以作為高等院校的電化學及新能源材料專業師生的有益參考書。
鋰空氣電池 目錄
第1章 鋰空氣電池概述1
1.1 鋰空氣電池簡介2
1.2 鋰空氣電池的發展歷程3
1.3 鋰空氣電池的分類8
1.3.1 非水系電解質鋰空氣電池8
1.3.2 水系電解質鋰空氣電池9
1.3.3 全固態電解質體系鋰空氣電池10
1.3.4 復合電解質體系鋰空氣電池10
1.4 鋰空氣電池的表征技術11
1.4.1 X 射線衍射11
1.4.2 拉曼光譜12
1.4.3 微分電化學質譜14
1.4.4 掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡14
1.4.5 X 射線光電子能譜17
1.4.6 紅外光譜19
1.4.7 核磁共振19
1.4.8 原子力顯微鏡19
1.5 鋰空氣電池的機遇和挑戰21
參考文獻23
第2章 非水系鋰空氣電池31
2.1 非水系鋰空氣電池工作原理32
2.1.1 非水系鋰空氣電池的充放電過程32
2.1.2 非水系鋰空氣電池的理論比容量和能量密度33
2.2 非水系鋰空氣電池正極結構及材料35
2.2.1 非水系鋰空氣電池理想正極的構筑35
2.2.2 非水系鋰空氣電池正極催化劑37
2.3 非水系鋰空氣電池負極材料90
2.3.1 鋰空氣電池中鋰金屬負極面臨的問題90
2.3.2 鋰空氣電池鋰負極的保護策略91
2.4 非水系鋰空氣電池電解液103
2.4.1 有機碳酸酯類電解液103
2.4.2 酰胺類電解液105
2.4.3 二甲基亞砜類電解液107
2.4.4 醚類電解液108
2.4.5 離子液體電解液110
2.4.6 電解液添加劑111
2.5 非水系鋰空氣電池隔膜111
2.5.1 多孔隔膜112
2.5.2 陶瓷/玻璃電解質隔膜113
2.6 小結與展望116
參考文獻117
第3章 水系鋰空氣電池145
3.1 水系鋰空氣電池工作原理146
3.2 水系鋰空氣電池正極材料147
3.2.1 酸性電解液下的正極材料147
3.2.2 堿性電解液下的正極材料148
3.3 水系鋰空氣電池負極材料和隔膜151
3.3.1 無機固態鋰離子電解質隔膜151
3.3.2 緩沖層158
3.4 水系鋰空氣電池電解液160
3.4.1 酸性電解液160
3.4.2 堿性電解液161
3.5 小結與展望163
參考文獻164
第4章 全固態鋰空氣電池168
4.1 全固態鋰空氣電池結構及工作原理169
4.2 全固態鋰空氣電池正極結構及材料170
4.3 全固態鋰空氣電池固體電解質173
4.3.1 氧化物固體電解質174
4.3.2 硫化物固體電解質179
4.3.3 聚合物固體電解質182
4.3.4 固體電解質的化學穩定性183
4.4 全固態鋰空氣電池電極反應機理及電極/電解質界面186
4.4.1 全固態鋰空氣電池中的電極反應機理186
4.4.2 正極與固體電解質的界面188
4.4.3 負極與固體電解質的界面189
4.5 小結與展望196
參考文獻196
第5章 復合鋰空氣電池204
5.1 復合鋰空氣電池的工作原理205
5.2 復合鋰空氣電池正極結構及材料207
5.2.1 有機-水系酸性電解液復合鋰空氣電池正極207
5.2.2 有機-水系堿性電解液復合鋰空氣電池正極209
5.3 復合鋰空氣電池負極材料212
5.3.1 緩沖層213
5.3.2 合金化結構214
5.3.3 電解液修飾和固液界面設計214
5.3.4 鋰金屬負極的結構設計216
5.4 復合鋰空氣電池電解液217
5.4.1 負極有機電解液217
5.4.2 正極水系堿性電解液219
5.4.3 正極水系酸性電解液221
5.5 復合鋰空氣電池固體電解質隔膜224
5.5.1 超離子導體型固體電解質225
5.5.2 石榴石型固體電解質227
5.5.3 鈣鈦礦型固體電解質230
5.6 小結與展望231
參考文獻232
第6章 鋰空氣電池的理論模擬與計算243
6.1 過氧化鋰的固有性質244
6.1.1 模型結構244
6.1.2 電子結構247
6.1.3 生長機制251
6.2 正極催化劑252
6.2.1 催化劑對氧還原/析出過程的影響252
6.2.2 催化劑對過氧化鋰生長過程的影響264
6.3 電解液266
6.3.1 溶劑266
6.3.2 鹽離子278
6.3.3 痕量水281
6.4 負極281
6.5 小結與展望283
參考文獻284
第7章 鋰空氣電池的設計及應用292
7.1 空氣電極294
7.1.1 活性材料295
7.1.2 非活性成分300
7.2 鋰空氣電池的保護302
7.2.1 阻水透氧膜303
7.2.2 金屬鋰的保護305
7.3 鋰空氣電池的結構306
7.4 柔性鋰空氣電池310
7.5 密閉鋰空氣電池319
7.6 小結與展望321
參考文獻321
第8章 鋰二氧化碳電池326
8.1 鋰二氧化碳電池的工作原理328
8.1.1 二氧化碳的電化學還原328
8.1.2 二氧化碳的電化學析出332
8.2 鋰二氧化碳電池正極材料334
8.2.1 碳材料334
8.2.2 催化劑材料337
8.3 鋰二氧化碳電池負極材料341
8.4 鋰二氧化碳電池電解液343
8.4.1 有機碳酸酯類電解液343
8.4.2 醚類電解液343
8.4.3 砜類電解液345
8.4.4 其他體系電解液346
8.5 小結與展望347
參考文獻347
索引356
1.1 鋰空氣電池簡介2
1.2 鋰空氣電池的發展歷程3
1.3 鋰空氣電池的分類8
1.3.1 非水系電解質鋰空氣電池8
1.3.2 水系電解質鋰空氣電池9
1.3.3 全固態電解質體系鋰空氣電池10
1.3.4 復合電解質體系鋰空氣電池10
1.4 鋰空氣電池的表征技術11
1.4.1 X 射線衍射11
1.4.2 拉曼光譜12
1.4.3 微分電化學質譜14
1.4.4 掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡14
1.4.5 X 射線光電子能譜17
1.4.6 紅外光譜19
1.4.7 核磁共振19
1.4.8 原子力顯微鏡19
1.5 鋰空氣電池的機遇和挑戰21
參考文獻23
第2章 非水系鋰空氣電池31
2.1 非水系鋰空氣電池工作原理32
2.1.1 非水系鋰空氣電池的充放電過程32
2.1.2 非水系鋰空氣電池的理論比容量和能量密度33
2.2 非水系鋰空氣電池正極結構及材料35
2.2.1 非水系鋰空氣電池理想正極的構筑35
2.2.2 非水系鋰空氣電池正極催化劑37
2.3 非水系鋰空氣電池負極材料90
2.3.1 鋰空氣電池中鋰金屬負極面臨的問題90
2.3.2 鋰空氣電池鋰負極的保護策略91
2.4 非水系鋰空氣電池電解液103
2.4.1 有機碳酸酯類電解液103
2.4.2 酰胺類電解液105
2.4.3 二甲基亞砜類電解液107
2.4.4 醚類電解液108
2.4.5 離子液體電解液110
2.4.6 電解液添加劑111
2.5 非水系鋰空氣電池隔膜111
2.5.1 多孔隔膜112
2.5.2 陶瓷/玻璃電解質隔膜113
2.6 小結與展望116
參考文獻117
第3章 水系鋰空氣電池145
3.1 水系鋰空氣電池工作原理146
3.2 水系鋰空氣電池正極材料147
3.2.1 酸性電解液下的正極材料147
3.2.2 堿性電解液下的正極材料148
3.3 水系鋰空氣電池負極材料和隔膜151
3.3.1 無機固態鋰離子電解質隔膜151
3.3.2 緩沖層158
3.4 水系鋰空氣電池電解液160
3.4.1 酸性電解液160
3.4.2 堿性電解液161
3.5 小結與展望163
參考文獻164
第4章 全固態鋰空氣電池168
4.1 全固態鋰空氣電池結構及工作原理169
4.2 全固態鋰空氣電池正極結構及材料170
4.3 全固態鋰空氣電池固體電解質173
4.3.1 氧化物固體電解質174
4.3.2 硫化物固體電解質179
4.3.3 聚合物固體電解質182
4.3.4 固體電解質的化學穩定性183
4.4 全固態鋰空氣電池電極反應機理及電極/電解質界面186
4.4.1 全固態鋰空氣電池中的電極反應機理186
4.4.2 正極與固體電解質的界面188
4.4.3 負極與固體電解質的界面189
4.5 小結與展望196
參考文獻196
第5章 復合鋰空氣電池204
5.1 復合鋰空氣電池的工作原理205
5.2 復合鋰空氣電池正極結構及材料207
5.2.1 有機-水系酸性電解液復合鋰空氣電池正極207
5.2.2 有機-水系堿性電解液復合鋰空氣電池正極209
5.3 復合鋰空氣電池負極材料212
5.3.1 緩沖層213
5.3.2 合金化結構214
5.3.3 電解液修飾和固液界面設計214
5.3.4 鋰金屬負極的結構設計216
5.4 復合鋰空氣電池電解液217
5.4.1 負極有機電解液217
5.4.2 正極水系堿性電解液219
5.4.3 正極水系酸性電解液221
5.5 復合鋰空氣電池固體電解質隔膜224
5.5.1 超離子導體型固體電解質225
5.5.2 石榴石型固體電解質227
5.5.3 鈣鈦礦型固體電解質230
5.6 小結與展望231
參考文獻232
第6章 鋰空氣電池的理論模擬與計算243
6.1 過氧化鋰的固有性質244
6.1.1 模型結構244
6.1.2 電子結構247
6.1.3 生長機制251
6.2 正極催化劑252
6.2.1 催化劑對氧還原/析出過程的影響252
6.2.2 催化劑對過氧化鋰生長過程的影響264
6.3 電解液266
6.3.1 溶劑266
6.3.2 鹽離子278
6.3.3 痕量水281
6.4 負極281
6.5 小結與展望283
參考文獻284
第7章 鋰空氣電池的設計及應用292
7.1 空氣電極294
7.1.1 活性材料295
7.1.2 非活性成分300
7.2 鋰空氣電池的保護302
7.2.1 阻水透氧膜303
7.2.2 金屬鋰的保護305
7.3 鋰空氣電池的結構306
7.4 柔性鋰空氣電池310
7.5 密閉鋰空氣電池319
7.6 小結與展望321
參考文獻321
第8章 鋰二氧化碳電池326
8.1 鋰二氧化碳電池的工作原理328
8.1.1 二氧化碳的電化學還原328
8.1.2 二氧化碳的電化學析出332
8.2 鋰二氧化碳電池正極材料334
8.2.1 碳材料334
8.2.2 催化劑材料337
8.3 鋰二氧化碳電池負極材料341
8.4 鋰二氧化碳電池電解液343
8.4.1 有機碳酸酯類電解液343
8.4.2 醚類電解液343
8.4.3 砜類電解液345
8.4.4 其他體系電解液346
8.5 小結與展望347
參考文獻347
索引356
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鋰空氣電池 作者簡介
麥立強，教授，博士生導師，國家杰出青年，長江學者，國家重點研發計劃首席科學家。針對我國新能源電動汽車、智能電網等戰略性新興產業發展的迫切與重大需求，在高性能儲能器件關鍵材料研究基礎上，1）設計組裝了國際上首個單根納米線全固態電化學儲能器件，創建了單納米基元電池器件原位表征材料電化學過程的普適新模型；2）提出金屬離子預嵌入優化策略，并進一步提出了電子傳導/離子擴散雙連續的科學原理，解決了長期制約儲能器件發展的能量密度和功率密度難以兼顧的關鍵科學問題；3）突破了納米材料規模化制備的關鍵技術，率先實現了新一代高性能納米線電池的規模化制備和應用。發表SCI論文350余篇，包括Nature及子刊12篇，影響因子10.0以上的期刊發表論文100余篇。獲得國家發明授權專利100余項。在美國MRS、ACS、ECS等重要國際會議做特邀報告50余次。作為會議主席舉辦Nature能源材料會議、第十屆中美華人納米論壇等重要學術會議。
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