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新能源材料與應用 版權信息
- ISBN：9787122471277
- 條形碼：9787122471277 ; 978-7-122-47127-7
- 裝幀：平裝
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
新能源材料與應用 本書特色
隨著科技的發(fā)展，新能源，尤其是二次能源進入千家萬戶，在3C產品、可穿戴設備、儲能、電動汽車和電動自行車等領域發(fā)揮著不可替代的作用。與之相對應，大量的新能源材料和器件不斷涌現(xiàn)，相關的開發(fā)和科研工作也迎來高速發(fā)展時期。
新能源材料與應用 內容簡介
隨著“雙碳”戰(zhàn)略的發(fā)展，新能源材料作為能量存儲和轉換的重要介質受到廣泛重視，成為目前材料領域的研究熱點，也是我國“十四五”規(guī)劃重要發(fā)展領域之一。本書圍繞新能源材料的基礎和先進表征技術展開，介紹以電化學為基礎的電化學能源材料的基本原理、內在規(guī)律、研究方法以及科技前沿。 本書適宜材料以及化學等領域技術人員和相關專業(yè)學生使用。
新能源材料與應用新能源材料與應用 前言
隨著“雙碳”戰(zhàn)略的推進，新能源材料作為能量存儲與轉換的重要介質得到了快速發(fā)展，并成為目前材料領域的研究熱點，是我國“十四五”規(guī)劃重要發(fā)展領域之一。了解新能源材料研究前沿問題及其研究手段，可以啟發(fā)學生科學的思維和為其指明工作的方向。對于新能源材料工作者來說，深入了解新能源材料的本質、電化學基礎知識，對他們選擇研究方向和研究課題，有效地開展新能源材料研究及技術開發(fā)工作是非常重要的。
本書是基于基礎理論和先進表征技術的學科前沿類教材，包括新能源材料，特別是以電化學反應為基礎的電化學能源材料的基本原理、內在規(guī)律、研究方法以及*新研究動態(tài)和前沿發(fā)展，旨在幫助讀者對新能源材料的內在本質和科學規(guī)律建立系統(tǒng)的認識，培養(yǎng)讀者的新能源材料研究的創(chuàng)新思維，掌握新能源材料制備、表征的科學方法，提高新能源材料研究創(chuàng)新成果的分析能力，實現(xiàn)學科交叉大背景下的思維融合，為國家“雙碳”戰(zhàn)略計劃培養(yǎng)高素質人才。在教學、科研、校企合作、實際生產的基礎上，結合學科前沿、社會需求，以及“十四五規(guī)劃”“雙碳計劃”等*新材料發(fā)展的戰(zhàn)略需求，對課程體系、重要知識點進行了系統(tǒng)規(guī)劃。
本書各章由李曉偉、劉云建、張曉禹、姚山山、龐勝利、周海濤和蘇明如等編著，全書由劉云建、蘇明如、楊娟負責統(tǒng)稿。
書中不足之處，請讀者指正。
新能源材料與應用 目錄
第1章 新能源材料的電化學基礎 001
1.1 電化學基本概念及電解質溶液 001
1.1.1 電化學定義及研究對象 001
1.1.2 化學電池 002
1.1.3 法拉第定律 004
1.1.4 兩類導體 005
1.1.5 離子的電遷移和遷移數(shù) 007
1.1.6 電導 010
1.1.7 強電解質溶液理論簡介 012
1.2 可逆電池的電動勢及其應用 015
1.2.1 可逆電池與可逆電極 015
1.2.2 電極電勢產生的機理 016
1.2.3 電極電勢和電池電動勢 018
1.2.4 自由能與電池電動勢 021
1.2.5 能斯特方程 022
1.2.6 濃差電池和液體接界電勢 025
1.3 電極反應動力學 026
1.3.1 電解與極化作用 027
1.3.2 電極反應 031
1.3.3 “電極/ 溶液”界面附近液相中的傳質過程 033
1.3.4 電化學步驟的動力學 035
參考文獻 037
第2章 鋰離子電池材料 038
2.1 概述 038
2.2 鋰離子電池工作原理 038
2.2.1 鋰離子電池的組成 038
2.2.2 鋰離子電池工作原理概述 040
2.2.3 鋰離子電池的特點 041
2.3 鋰離子電池正極材料 041
2.3.1 概述 041
2.3.2 LiCoO2 正極材料 044
2.3.3 LiNiO2 正極材料 045
2.3.4 LiMnO2 正極材料 046
2.3.5 LiMn2O4 正極材料 047
2.3.6 LiFePO4 正極材料 048
2.3.7 LiNixCoyMn1-x-yO2 正極材料 051
2.3.8 LiNi1/2 Mn1/2 O2 正極材料 052
2.3.9 富鋰錳基正極材料 052
2.3.10 正極材料的改性 053
2.4 負極材料 056
2.4.1 金屬鋰負極材料 056
2.4.2 石墨基復合材料 056
2.4.3 硅基復合材料 057
2.4.4 Li4Ti5O12 負極材料 059
2.4.5 金屬氧化物負極材料 059
2.4.6 硫化物負極材料 060
2.5 電解質材料 061
2.5.1 非水有機液體電解質 061
2.5.2 聚合物電解質 064
2.5.3 離子液體電解質 066
2.6 隔膜材料 067
參考文獻 070
第3章 鈉離子電池 075
3.1 鈉離子電池概述 075
3.1.1 概述 075
3.1.2 鈉離子電池的發(fā)展歷程 076
3.1.3 鈉離子電池的結構與工作原理 077
3.2 鈉離子電池正極材料 078
3.2.1 概述 078
3.2.2 過渡金屬氧化物 080
3.2.3 聚陰離子化合物 085
3.2.4 普魯士藍類化合物 089
3.2.5 有機化合物 091
3.3 鈉離子電池負極材料 091
3.3.1 概述 091
3.3.2 碳基負極材料 093
3.3.3 合金類負極材料 097
3.3.4 金屬化合物類負極材料 098
3.3.5 有機化合物類負極材料 101
3.4 鈉離子電池電解液 102
3.4.1 概述 102
3.4.2 有機溶劑 103
3.4.3 電解質鹽 106
3.4.4 電解液添加劑 108
3.5 新型鈉離子電池 109
3.5.1 全固態(tài)鈉離子電池及鈉離子固態(tài)電解質 109
3.5.2 鈉硫電池 114
參考文獻 118
第4章 鋰硫電池 123
4.1 鋰硫電池電化學反應 123
4.2 復合正極材料體系 125
4.2.1 碳材料復合體系 125
4.2.2 聚合物復合體系 132
4.2.3 金屬化合物復合體系 133
4.3 復合電解質體系 143
4.3.1 液態(tài)電解質 144
4.3.2 聚合物電解質體系 146
4.3.3 無機固態(tài)體系 146
4.3.4 電解質體系復合 147
4.4 復合負極材料體系 148
4.4.1 純金屬鋰 149
4.4.2 納米結構金屬鋰 149
4.4.3 添加劑保護金屬鋰 149
4.4.4 人工固態(tài)電解質界面層保護金屬鋰 149
4.5 特殊構型鋰硫電池與柔性鋰硫電池 150
4.5.1 碳基柔性體系 150
4.5.2 聚合物基柔性體系 151
4.5.3 半固態(tài)柔性體系 152
4.6 鋰硫電池應用探索 152
4.6.1 宇航衛(wèi)星 152
4.6.2 無人機 153
4.6.3 極端低溫電源 154
4.6.4 電動汽車 154
4.6.5 智能設備 154
4.6.6 軍事用途 155
4.6.7 規(guī)模儲能 156
參考文獻 157
第5章 燃料電池科學與技術 161
5.1 燃料電池簡介 161
5.1.1 燃料電池發(fā)展歷史 162
5.1.2 燃料電池的分類 164
5.2 質子交換膜燃料電池 167
5.2.1 PEMFC工作原理 168
5.2.2 PEMFC關鍵材料 169
5.2.3 PEMFC電堆 172
5.2.4 PEMFC技術應用 172
5.3 固體氧化物燃料電池 173
5.3.1 SOFC工作原理 174
5.3.2 SOFC關鍵材料 174
5.3.3 SOFC電堆 182
5.3.4 SOFC技術應用 183
參考文獻 184
第6章 超級電容器 186
6.1 概述 186
6.2 超級電容器原理 187
6.2.1 雙電層超級電容器 188
6.2.2 贗電容對稱型超級電容器 191
6.2.3 混合型超級電容器 196
6.3 雙電層超級電容器用碳材料 206
6.3.1 圓柱狀孔隙模型 206
6.3.2 物理活化椰殼超容碳 214
6.3.3 堿活化超容碳 216
6.3.4 離子液體海綿碳 217
6.4 超級電容器的制造 219
6.4.1 濕法電極 219
6.4.2 干法電極 221
6.4.3 電解液225
6.4.4 隔膜 228
6.4.5 超級電容器單體和應用 229
參考文獻 233
第7章 固體材料表征技術 238
7.1 X射線衍射分析 238
7.1.1 X射線衍射分析簡述 238
7.1.2 X射線衍射結構精修 240
7.1.3 原位X 射線衍射分析 243
7.1.4 擴展X 射線吸收精細結構譜分析 243
7.2 電子顯微技術 244
7.2.1 掃描電子顯微鏡 245
7.2.2 透射電子顯微鏡 247
7.2.3 聚焦離子束技術 249
7.2.4 掃描透射電子顯微鏡 251
7.3 掃描微探針技術 253
7.3.1 掃描隧道顯微鏡 254
7.3.2 原子力顯微鏡 255
7.4 光譜分析技術 257
7.4.1 紅外光譜分析 257
7.4.2 拉曼光譜分析 259
7.4.3 原子吸收光譜 261
7.4.4 核磁共振波譜技術 262
7.4.5 電子順磁共振 264
7.5 能譜分析技術 266
7.5.1 X射線光電子能譜 266
7.5.2 能量色散譜儀 268
7.5.3 俄歇電子能譜儀 269
7.6 質譜技術 270
7.6.1 電感耦合等離子體 270
7.6.2 微分電化學質譜 271
7.7 熱分析技術 272
7.7.1 熱重分析 273
7.7.2 差熱分析 274
7.7.3 示差掃描量熱分析 276
參考文獻 277
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新能源材料與應用 作者簡介
劉云建，1981年生，教授，博導，現(xiàn)任江蘇大學材料科學與工程學院院長，學科帶頭人。2009年畢業(yè)于中南大學冶金工程專業(yè)，獲博士學位。美國勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）訪問學者，兼任中國有色金屬學會冶金物理化學委員會委員、中國有色金屬產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟專家、和科技部人才和科技項目評審專家。目前主要從事電化學冶金、資源綜合利用及新能源材料等領域研究。主持國家自然科學基金等國家級項目5項，主持省部級及產學研項目20余項，在AM、AFM、ACS Nano等頂級期刊上發(fā)表論文130余篇，授權發(fā)明專利30余項，轉讓5項。獲有色金屬工業(yè)科技進步二等獎1項。連續(xù)入選美國斯坦福大學發(fā)布的全球前2%頂尖科學家榜單。
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