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新能源材料與器件制備技術(張云) 版權信息
- ISBN：9787122454324
- 條形碼：9787122454324 ; 978-7-122-45432-4
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
新能源材料與器件制備技術(張云) 內容簡介
《新能源材料與器件制備技術》系統介紹光伏材料與電池、鋰離子電池材料與電池、氫能與燃料電池，以及超級電容器等的基本概念、基本原理、生產工藝和核心設備以及生產過程中的環境污染與治理的基本知識。書中以典型的、規模化的新能源材料或器件為例，將本專業所涉及的基本原理、工藝過程、關鍵設備等知識集成一體,使學生系統掌握新源材料與器件的核心知識,幫助學生知悉和掌握新能源材料與器件中的生產過程,并且能夠解決生產過程中遇到的基本科學與技術問題，以滿足新興產業對人才的需要。 本書既可作為高等院校新能源相關專業的本科生、研究生的教材，也可以供新能源相關領域的工程技術人員參考。
新能源材料與器件制備技術(張云) 目錄
第1章概述
1.1新能源材料與器件的基本概念 001
1.1.1新能源 001
1.1.2新能源材料 001
1.1.3新能源器件 002
1.2新能源材料與器件的發展趨勢 002
1.2.1光伏材料與器件 002
1.2.2鋰離子電池材料與器件 004
1.2.3氫能與燃料電池 004
習題 005
參考文獻 005 第2章晶體硅太陽電池材料制備技術
2.1硅太陽電池材料概述 006
2.2高純多晶硅料制備 007
2.2.1改良西門子法 008
2.2.2硅烷法 009
2.2.3流化床法 010
2.2.4冶金法 011
2.3硅棒及硅錠的制備 011
2.3.1單晶硅棒的制備 011
2.3.2多晶硅錠的制備 014
2.4硅片制備 015
2.4.1單晶硅片的制備 016
2.4.2多晶硅片的制備 017
2.4.3多線切割技術 018
2.4.4新型硅片制備技術 018
習題 019
參考文獻 019 第3章晶體硅太陽電池制備技術
3.1晶體硅太陽電池概述 020
3.2Al-BSF太陽電池 020
3.2.1清洗制絨工藝 021
3.2.2擴散制結工藝 023
3.2.3濕法刻蝕工藝 024
3.2.4減反射膜工藝 025
3.2.5電極制備工藝 026
3.2.6燒結工藝 027
3.3PERC太陽電池 027
3.3.1PERC太陽電池工藝流程 028
3.3.2鈍化技術 029
3.3.3激光開膜技術 030
3.3.4選擇性發射極技術 031
3.3.5載流子注入退火再生技術 031
3.4SHJ太陽電池 032
3.4.1SHJ太陽電池的能帶特點 032
3.4.2SHJ太陽電池的結構 033
3.4.3SHJ太陽電池工藝 035
3.4.4SHJ太陽電池的優點 037
3.5TOPCon太陽電池 038
3.5.1TOPCon太陽電池的結構及原理 038
3.5.2TOPCon太陽電池工藝 039
3.5.3TOPCon太陽電池發展方向 043
3.6光伏組件技術 044
3.6.1組件工藝流程 044
3.6.2組件封裝材料 046
3.6.3高效組件技術 049
習題 050
參考文獻 050 第4章薄膜太陽電池原理與制備技術
4.1薄膜太陽電池概述 051
4.2碲化鎘薄膜太陽電池 051
4.2.1碲化鎘材料的性質 051
4.2.2高效碲化鎘薄膜太陽電池的結構 052
4.2.3高效碲化鎘薄膜太陽電池的制備技術 055
4.2.4限制碲化鎘薄膜太陽電池效率的因素 057
4.3CIGS太陽電池 057
4.3.1CIGS太陽電池材料性質 057
4.3.2CIGS薄膜太陽電池的結構及制備技術 060
4.3.3CIGS太陽電池的發展潛力及局限 064
4.4砷化鎵太陽電池 065
4.4.1砷化鎵材料的主要性質 065
4.4.2砷化鎵太陽電池的制備技術 067
4.4.3高效砷化鎵薄膜太陽電池的結構 069
4.4.4限制砷化鎵薄膜太陽電池轉換效率的因素 070
4.5鈣鈦礦太陽電池 072
4.5.1鉛鹵鈣鈦礦材料的主要性質 072
4.5.2鉛鹵鈣鈦礦薄膜的制備技術 073
4.5.3限制鉛鹵鈣鈦礦薄膜太陽電池轉換效率的因素 074
4.6非晶硅薄膜太陽電池 076
4.6.1非晶硅材料的物理特性 076
4.6.2非晶硅薄膜材料的制備方法 078
4.6.3非晶硅薄膜太陽電池的結構 079
4.6.4影響非晶硅薄膜太陽電池轉換效率的因素 080
4.6.5非晶硅薄膜電池的發展方向 080
習題 081
參考文獻 081 第5章鋰離子電池正極材料制備技術
5.1正極材料概述 082
5.1.1正極材料的發展歷程 082
5.1.2正極材料的種類 082
5.2正極材料的結構與電化學特征 083
5.2.1層狀結構正極材料 083
5.2.2尖晶石型正極材料 085
5.2.3橄欖石型正極材料 086
5.3三元正極材料制備技術 088
5.3.1概述 088
5.3.2三元前驅體的合成 088
5.3.3三元正極材料的高溫合成 093
5.3.4三元正極材料的改性研究 097
5.4磷酸鐵鋰正極材料制備技術 098
5.4.1概述 098
5.4.2磷酸鐵的制備工藝 099
5.4.3磷酸鐵鋰 碳正極材料的高溫合成 103
5.4.4磷酸鐵鋰正極材料的改性 105
5.5其它正極材料制備技術 106
5.5.1鈷酸鋰的生產工藝 106
5.5.2錳酸鋰的生產工藝 107
習題 109
參考文獻 110 第6章鋰離子電池負極材料制備技術
6.1負極材料概述 111
6.1.1負極材料發展歷史 111
6.1.2負極材料分類 111
6.2負極材料性能要求 111
6.3天然石墨負極材料 113
6.3.1天然石墨負極材料的定義 113
6.3.2天然石墨負極材料的脫嵌鋰原理 114
6.3.3天然石墨負極制備工藝 114
6.3.4天然石墨的表面改性 117
6.4人造石墨負極材料 119
6.4.1人造石墨負極材料的定義 119
6.4.2人造石墨負極材料的脫嵌鋰原理 119
6.4.3人造石墨材料制備工藝 120
6.5中間相炭微球 124
6.5.1中間相炭微球的形成 124
6.5.2中間相炭微球制備工藝 125
6.6硅基負極材料 127
6.6.1硅負極 127
6.6.2硅碳復合負極材料 129
6.6.3氧化亞硅負極 131
6.7鈦酸鋰負極材料 133
6.7.1概述 133
6.7.2鈦酸鋰負極材料制備工藝 134
習題 135
參考文獻 135 第7章非水電解液原理及制備技術
7.1液態電解液功能添加劑 136
7.1.1固態電解質中間相成膜添加劑 136
7.1.2正極保護添加劑 138
7.1.3過充保護添加劑 138
7.1.4阻燃添加劑 139
7.2功能性液態電解液 140
7.2.1低溫或高溫電解液 140
7.2.2高倍率電解液 142
7.2.3安全性電解液 142
7.3凝膠電解質 143
7.3.1凝膠電解質的組成及特性 143
7.3.2凝膠電解質的制備技術 144
7.3.3凝膠電解質的電化學性質 145
7.4固態電解質 146
7.4.1聚合物固態電解質 147
7.4.2無機固態電解質 148
7.4.3固態電解質的電化學性質 151
7.5非水電解液關鍵材料的制備方法 152
7.5.1液態溶劑的制備技術 152
7.5.2關鍵電解質鹽的制備技術 152
7.5.3固態電解質的制備技術 154
習題 156
參考文獻 156 第8章鋰離子電池隔膜制備技術
8.1隔膜基本要求與分類 157
8.1.1隔膜的基本要求 157
8.1.2隔膜的分類 160
8.2隔膜的制備工藝 162
8.2.1隔膜干法制備工藝 163
8.2.2隔膜濕法制備工藝 167
8.2.3濕法隔膜和干法隔膜的對比 169
8.2.4靜電紡絲技術 169
8.3隔膜的改性 170
8.3.1涂層隔膜 170
8.3.2有機 無機復合隔膜 170
8.3.3新材料體系隔膜 170
習題 172
參考文獻 172 第9章鋰離子電磁的設計與制備技術
9.1鋰離子電池的設計基礎 173
9.1.1鋰離子電池設計的原理 173
9.1.2鋰離子電池設計的基本原則 174
9.1.3鋰離子電池的設計要求 174
9.1.4鋰離子電池的結構和性能設計 175
9.1.5鋰離子電池保護電路的設計 177
9.2鋰離子電池制備工藝 178
9.2.1圓柱形鋰離子電池制備工藝 179
9.2.2軟包電池制備工藝 183
9.2.3方形電池制備工藝 185
習題 186
參考文獻 186 第10章超級電容器的原理及制備技術
10.1超級電容器概述 187
10.2雙電層電容器 188
10.2.1雙電層電容器的基本工作原理 188
10.2.2雙電層電容器的儲能理論 189
10.2.3雙電層電容器所用碳材料 192
10.2.4碳材料雙電層電容的影響因素 193
10.3不對稱型超級電容器 195
10.3.1贗電容電化學電容器 195
10.3.2贗電容材料 196
10.3.3不對稱型超級電容器 196
10.3.4常見的水系不對稱型超級電容器構型 197
10.4超級電容器電解液 198
10.4.1超級電容器電解液概述 198
10.4.2超級電容器電解液的設計 198
10.4.3各種電解液中離子對電荷存儲的影響 199
10.5超級電容器器件 200
10.6鋰離子電容器 200
10.6.1鋰離子電容器電極材料 202
10.6.2鋰離子電容器的關鍵技術 204
10.6.3鋰離子電容器的構型 206
10.7新型混合超級電容器 207
10.7.1鈉離子電容器 207
10.7.2鋅離子電容器 208
習題 208
參考文獻 209 第11章制氫工藝與儲氫材料制備技術
11.1氫經濟與氫能 210
11.1.1氫經濟與氫循環 210
11.1.2氫經濟實現的路線 211
11.2制氫工藝與技術 211
11.2.1天然氣-水蒸氣重整制氫 212
11.2.2煤制氫技術 215
11.2.3電解水制氫技術 216
11.2.4堿性電解水制氫技術 217
11.2.5固體聚合物電解水制氫技術 219
11.3儲運氫工藝與技術 220
11.3.1高壓氣瓶儲氫 220
11.3.2氫氣壓縮 223
11.3.3液態氫儲存工藝與技術 224
11.3.4氫氣液化流程 224
11.3.5液氫儲罐 225
11.3.6儲氫合金制備工藝與技術 227
習題 230
參考文獻 231 第12章燃料電池材料與器件原理與制備技術
12.1燃料電池概述 232
12.1.1化學電源與燃料電池 232
12.1.2燃料電池分類 232
12.1.3燃料電池的工作原理及應用場景 233
12.1.4燃料電池發展簡史 237
12.2燃料電池基礎 239
12.2.1燃料電池可逆電勢及理論效率 239
12.2.2Butler-Volmer方程 240
12.2.3塔菲爾半經驗公式 240
12.2.4燃料電池極化 241
12.2.5燃料電池實際效率 243
12.3燃料電池材料 244
12.3.1質子交換膜燃料電池構成及功能 244
12.3.2質子交換膜燃料電池關鍵材料 246
12.4質子交換膜燃料電池器件設計 257
12.4.1膜電極設計 257
12.4.2雙極板流場設計 262
習題 267
參考文獻 268 第13章環境污染與治理
13.1太陽電池與環境污染治理 269
13.1.1晶體硅和非晶硅產污分析 269
13.1.2氣態污染物治理 273
13.1.3液態污染物治理 274
13.2鋰離子電池與環境污染治理 275
13.2.1鋰離子電池材料生產過程中的產污分析 276
13.2.2鋰離子電池退役后的產污分析 276
13.2.3三元前驅體生產過程相關污染與治理 278
13.2.4磷酸鐵生產過程相關污染與治理 280
13.2.5石墨負極材料生產過程相關污染與治理 280
習題 282
參考文獻 282
1.1新能源材料與器件的基本概念 001
1.1.1新能源 001
1.1.2新能源材料 001
1.1.3新能源器件 002
1.2新能源材料與器件的發展趨勢 002
1.2.1光伏材料與器件 002
1.2.2鋰離子電池材料與器件 004
1.2.3氫能與燃料電池 004
習題 005
參考文獻 005 第2章晶體硅太陽電池材料制備技術
2.1硅太陽電池材料概述 006
2.2高純多晶硅料制備 007
2.2.1改良西門子法 008
2.2.2硅烷法 009
2.2.3流化床法 010
2.2.4冶金法 011
2.3硅棒及硅錠的制備 011
2.3.1單晶硅棒的制備 011
2.3.2多晶硅錠的制備 014
2.4硅片制備 015
2.4.1單晶硅片的制備 016
2.4.2多晶硅片的制備 017
2.4.3多線切割技術 018
2.4.4新型硅片制備技術 018
習題 019
參考文獻 019 第3章晶體硅太陽電池制備技術
3.1晶體硅太陽電池概述 020
3.2Al-BSF太陽電池 020
3.2.1清洗制絨工藝 021
3.2.2擴散制結工藝 023
3.2.3濕法刻蝕工藝 024
3.2.4減反射膜工藝 025
3.2.5電極制備工藝 026
3.2.6燒結工藝 027
3.3PERC太陽電池 027
3.3.1PERC太陽電池工藝流程 028
3.3.2鈍化技術 029
3.3.3激光開膜技術 030
3.3.4選擇性發射極技術 031
3.3.5載流子注入退火再生技術 031
3.4SHJ太陽電池 032
3.4.1SHJ太陽電池的能帶特點 032
3.4.2SHJ太陽電池的結構 033
3.4.3SHJ太陽電池工藝 035
3.4.4SHJ太陽電池的優點 037
3.5TOPCon太陽電池 038
3.5.1TOPCon太陽電池的結構及原理 038
3.5.2TOPCon太陽電池工藝 039
3.5.3TOPCon太陽電池發展方向 043
3.6光伏組件技術 044
3.6.1組件工藝流程 044
3.6.2組件封裝材料 046
3.6.3高效組件技術 049
習題 050
參考文獻 050 第4章薄膜太陽電池原理與制備技術
4.1薄膜太陽電池概述 051
4.2碲化鎘薄膜太陽電池 051
4.2.1碲化鎘材料的性質 051
4.2.2高效碲化鎘薄膜太陽電池的結構 052
4.2.3高效碲化鎘薄膜太陽電池的制備技術 055
4.2.4限制碲化鎘薄膜太陽電池效率的因素 057
4.3CIGS太陽電池 057
4.3.1CIGS太陽電池材料性質 057
4.3.2CIGS薄膜太陽電池的結構及制備技術 060
4.3.3CIGS太陽電池的發展潛力及局限 064
4.4砷化鎵太陽電池 065
4.4.1砷化鎵材料的主要性質 065
4.4.2砷化鎵太陽電池的制備技術 067
4.4.3高效砷化鎵薄膜太陽電池的結構 069
4.4.4限制砷化鎵薄膜太陽電池轉換效率的因素 070
4.5鈣鈦礦太陽電池 072
4.5.1鉛鹵鈣鈦礦材料的主要性質 072
4.5.2鉛鹵鈣鈦礦薄膜的制備技術 073
4.5.3限制鉛鹵鈣鈦礦薄膜太陽電池轉換效率的因素 074
4.6非晶硅薄膜太陽電池 076
4.6.1非晶硅材料的物理特性 076
4.6.2非晶硅薄膜材料的制備方法 078
4.6.3非晶硅薄膜太陽電池的結構 079
4.6.4影響非晶硅薄膜太陽電池轉換效率的因素 080
4.6.5非晶硅薄膜電池的發展方向 080
習題 081
參考文獻 081 第5章鋰離子電池正極材料制備技術
5.1正極材料概述 082
5.1.1正極材料的發展歷程 082
5.1.2正極材料的種類 082
5.2正極材料的結構與電化學特征 083
5.2.1層狀結構正極材料 083
5.2.2尖晶石型正極材料 085
5.2.3橄欖石型正極材料 086
5.3三元正極材料制備技術 088
5.3.1概述 088
5.3.2三元前驅體的合成 088
5.3.3三元正極材料的高溫合成 093
5.3.4三元正極材料的改性研究 097
5.4磷酸鐵鋰正極材料制備技術 098
5.4.1概述 098
5.4.2磷酸鐵的制備工藝 099
5.4.3磷酸鐵鋰 碳正極材料的高溫合成 103
5.4.4磷酸鐵鋰正極材料的改性 105
5.5其它正極材料制備技術 106
5.5.1鈷酸鋰的生產工藝 106
5.5.2錳酸鋰的生產工藝 107
習題 109
參考文獻 110 第6章鋰離子電池負極材料制備技術
6.1負極材料概述 111
6.1.1負極材料發展歷史 111
6.1.2負極材料分類 111
6.2負極材料性能要求 111
6.3天然石墨負極材料 113
6.3.1天然石墨負極材料的定義 113
6.3.2天然石墨負極材料的脫嵌鋰原理 114
6.3.3天然石墨負極制備工藝 114
6.3.4天然石墨的表面改性 117
6.4人造石墨負極材料 119
6.4.1人造石墨負極材料的定義 119
6.4.2人造石墨負極材料的脫嵌鋰原理 119
6.4.3人造石墨材料制備工藝 120
6.5中間相炭微球 124
6.5.1中間相炭微球的形成 124
6.5.2中間相炭微球制備工藝 125
6.6硅基負極材料 127
6.6.1硅負極 127
6.6.2硅碳復合負極材料 129
6.6.3氧化亞硅負極 131
6.7鈦酸鋰負極材料 133
6.7.1概述 133
6.7.2鈦酸鋰負極材料制備工藝 134
習題 135
參考文獻 135 第7章非水電解液原理及制備技術
7.1液態電解液功能添加劑 136
7.1.1固態電解質中間相成膜添加劑 136
7.1.2正極保護添加劑 138
7.1.3過充保護添加劑 138
7.1.4阻燃添加劑 139
7.2功能性液態電解液 140
7.2.1低溫或高溫電解液 140
7.2.2高倍率電解液 142
7.2.3安全性電解液 142
7.3凝膠電解質 143
7.3.1凝膠電解質的組成及特性 143
7.3.2凝膠電解質的制備技術 144
7.3.3凝膠電解質的電化學性質 145
7.4固態電解質 146
7.4.1聚合物固態電解質 147
7.4.2無機固態電解質 148
7.4.3固態電解質的電化學性質 151
7.5非水電解液關鍵材料的制備方法 152
7.5.1液態溶劑的制備技術 152
7.5.2關鍵電解質鹽的制備技術 152
7.5.3固態電解質的制備技術 154
習題 156
參考文獻 156 第8章鋰離子電池隔膜制備技術
8.1隔膜基本要求與分類 157
8.1.1隔膜的基本要求 157
8.1.2隔膜的分類 160
8.2隔膜的制備工藝 162
8.2.1隔膜干法制備工藝 163
8.2.2隔膜濕法制備工藝 167
8.2.3濕法隔膜和干法隔膜的對比 169
8.2.4靜電紡絲技術 169
8.3隔膜的改性 170
8.3.1涂層隔膜 170
8.3.2有機 無機復合隔膜 170
8.3.3新材料體系隔膜 170
習題 172
參考文獻 172 第9章鋰離子電磁的設計與制備技術
9.1鋰離子電池的設計基礎 173
9.1.1鋰離子電池設計的原理 173
9.1.2鋰離子電池設計的基本原則 174
9.1.3鋰離子電池的設計要求 174
9.1.4鋰離子電池的結構和性能設計 175
9.1.5鋰離子電池保護電路的設計 177
9.2鋰離子電池制備工藝 178
9.2.1圓柱形鋰離子電池制備工藝 179
9.2.2軟包電池制備工藝 183
9.2.3方形電池制備工藝 185
習題 186
參考文獻 186 第10章超級電容器的原理及制備技術
10.1超級電容器概述 187
10.2雙電層電容器 188
10.2.1雙電層電容器的基本工作原理 188
10.2.2雙電層電容器的儲能理論 189
10.2.3雙電層電容器所用碳材料 192
10.2.4碳材料雙電層電容的影響因素 193
10.3不對稱型超級電容器 195
10.3.1贗電容電化學電容器 195
10.3.2贗電容材料 196
10.3.3不對稱型超級電容器 196
10.3.4常見的水系不對稱型超級電容器構型 197
10.4超級電容器電解液 198
10.4.1超級電容器電解液概述 198
10.4.2超級電容器電解液的設計 198
10.4.3各種電解液中離子對電荷存儲的影響 199
10.5超級電容器器件 200
10.6鋰離子電容器 200
10.6.1鋰離子電容器電極材料 202
10.6.2鋰離子電容器的關鍵技術 204
10.6.3鋰離子電容器的構型 206
10.7新型混合超級電容器 207
10.7.1鈉離子電容器 207
10.7.2鋅離子電容器 208
習題 208
參考文獻 209 第11章制氫工藝與儲氫材料制備技術
11.1氫經濟與氫能 210
11.1.1氫經濟與氫循環 210
11.1.2氫經濟實現的路線 211
11.2制氫工藝與技術 211
11.2.1天然氣-水蒸氣重整制氫 212
11.2.2煤制氫技術 215
11.2.3電解水制氫技術 216
11.2.4堿性電解水制氫技術 217
11.2.5固體聚合物電解水制氫技術 219
11.3儲運氫工藝與技術 220
11.3.1高壓氣瓶儲氫 220
11.3.2氫氣壓縮 223
11.3.3液態氫儲存工藝與技術 224
11.3.4氫氣液化流程 224
11.3.5液氫儲罐 225
11.3.6儲氫合金制備工藝與技術 227
習題 230
參考文獻 231 第12章燃料電池材料與器件原理與制備技術
12.1燃料電池概述 232
12.1.1化學電源與燃料電池 232
12.1.2燃料電池分類 232
12.1.3燃料電池的工作原理及應用場景 233
12.1.4燃料電池發展簡史 237
12.2燃料電池基礎 239
12.2.1燃料電池可逆電勢及理論效率 239
12.2.2Butler-Volmer方程 240
12.2.3塔菲爾半經驗公式 240
12.2.4燃料電池極化 241
12.2.5燃料電池實際效率 243
12.3燃料電池材料 244
12.3.1質子交換膜燃料電池構成及功能 244
12.3.2質子交換膜燃料電池關鍵材料 246
12.4質子交換膜燃料電池器件設計 257
12.4.1膜電極設計 257
12.4.2雙極板流場設計 262
習題 267
參考文獻 268 第13章環境污染與治理
13.1太陽電池與環境污染治理 269
13.1.1晶體硅和非晶硅產污分析 269
13.1.2氣態污染物治理 273
13.1.3液態污染物治理 274
13.2鋰離子電池與環境污染治理 275
13.2.1鋰離子電池材料生產過程中的產污分析 276
13.2.2鋰離子電池退役后的產污分析 276
13.2.3三元前驅體生產過程相關污染與治理 278
13.2.4磷酸鐵生產過程相關污染與治理 280
13.2.5石墨負極材料生產過程相關污染與治理 280
習題 282
參考文獻 282
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新能源材料與器件制備技術(張云) 作者簡介
張云，四川大學材料科學與工程，教授，博導，張 云，男，1968年生，四川大學教授，博士生導師，四川省學術與技術帶頭人后備人選，中國化學會電化學委員會委員。1992年和1995年分獲東北大學有色冶金專業工學學士和碩士學位，2006年獲四川大學材料物理化學專業工學博士學位；1995年～2001年在成都理工大學應用化學系工作，2006年～2007年英國牛津大學化學系訪問學者。主要從事鋰離子電池關鍵材料和儲能技術開發與產業化、納米粉體材料的合成與應用研究等方向的教學與科研工作。參加或承擔各類科研項目20余項，包括國家“863”、國家“973”、國家自然科學基金重點、四川省科技攻關以及校企合作項目；獲國家授權發明專利6項，公開國家發明專利15項；在Advanced Functional Materials,J. Mater. Chem. A.ACS Applied Materials & Interfaces. J. Power Sources, Colliods and Surface B, J.Alloys Compd.及《化學學報》等期刊發表SCI論文40余篇。
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