堿金屬電池關(guān)鍵材料基礎(chǔ)與應(yīng)用

第1章緒論/001

第2章堿金屬電池概述和工作原理/005
2.1堿金屬電池的分類(lèi)007
2.2堿金屬電池的原理008
2.2.1堿金屬離子電池008
2.2.2堿金屬硫電池009
2.2.3堿金屬空氣電池011
2.2.4堿金屬負(fù)極012
參考文獻(xiàn)013

第3章電池材料的制備方法/014
3.1固相制備法014
3.1.1機(jī)械化學(xué)法014
3.1.2高溫固相反應(yīng)法016
3.1.3中溫固相反應(yīng)法016
3.1.4低溫固相反應(yīng)法016
3.1.5碳熱還原法017
3.1.6熔融浸漬法018
3.1.7固相配位反應(yīng)法018
3.1.8固相燃燒合成法018
3.1.9小結(jié)019
3.2液相制備法020
3.2.1水熱法020
3.2.2溶劑熱法021
3.2.3離子熱法022
3.2.4微波合成法023
3.2.5靜電紡絲法023
3.2.6模板法025
3.2.7溶膠-凝膠法026
3.2.8聚合物前驅(qū)體法027
3.2.9共沉淀法028
3.2.10噴霧干燥法028
3.2.11微乳液法029
3.2.12溶液燃燒合成法031
3.2.13超臨界流體法032
3.2.14小結(jié)033
3.3氣相制備法034
3.3.1化學(xué)氣相沉積034
3.3.2物理氣相沉積036
3.3.3小結(jié)0373.4其他合成方法037
3.4.1超聲化學(xué)法037
3.4.2流變相反應(yīng)法038
3.4.3冷凍干燥法038
3.4.4瞬間高溫焦耳熱技術(shù)039
3.5小結(jié)040
參考文獻(xiàn)041

第4章電池材料的表征/044
4.1電化學(xué)表征方法044
4.1.1充放電測(cè)試044
4.1.2循環(huán)伏安法045
4.1.3電化學(xué)阻抗技術(shù)047
4.1.4恒電流間歇滴定技術(shù)和恒電位間歇滴定技術(shù)048
4.1.5控制電流技術(shù)048
4.2材料表征方法050
4.2.1晶體場(chǎng)理論050
4.2.2晶體結(jié)構(gòu)050
4.2.3典型鋰離子電池材料結(jié)構(gòu)051
4.2.4X射線(xiàn)衍射技術(shù)053
4.2.5X射線(xiàn)光電子能譜分析技術(shù)053
4.2.6熱重分析測(cè)試技術(shù)055
4.2.7光學(xué)顯微鏡技術(shù)056
4.2.8掃描電子顯微鏡技術(shù)057
4.2.9透射電子顯微鏡技術(shù)058
4.2.10紅外光譜分析技術(shù)060
4.2.11拉曼光譜分析技術(shù)060
4.2.12掃描探針技術(shù)061
4.2.13原子力顯微鏡063
4.2.14質(zhì)譜分析063
4.2.15電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析064
4.2.16元素分析技術(shù)065
4.2.17核磁共振分析技術(shù)066
4.2.18氣體吸附法066
4.2.19聯(lián)用表征技術(shù)068
4.2.20電化學(xué)原位表征技術(shù)069
參考文獻(xiàn)074

第5章鋰離子電池/076
5.1鋰離子電池概論076
5.2正極材料077
5.2.1鈷鋰氧化物077
5.2.2鎳鋰氧化物078
5.2.3錳鋰氧化物080
5.2.4釩鋰氧化物081
5.2.55V正極材料082
5.2.6聚陰離子正極材料082
5.2.7其他正極材料083
5.3負(fù)極材料084
5.3.1碳材料084
5.3.2插入型088
5.3.3轉(zhuǎn)化型089
5.3.4合金型090
5.3.5其他負(fù)極材料094
5.4隔膜097
5.5電解液099
5.6展望101
參考文獻(xiàn)103

第6章鈉離子電池/105
6.1引言1056.2正極材料107
6.2.1聚陰離子材料108
6.2.2層狀氧化物材料NaxMO2110
6.2.3隧道型氧化物材料Na0.44MnO2111
6.2.4氟化磷酸鹽和焦磷酸鹽正極材料112
6.2.5其他正極材料113
6.3負(fù)極材料114
6.3.1嵌入類(lèi)材料114
6.3.2合金類(lèi)材料116
6.3.3轉(zhuǎn)化類(lèi)材料117
6.4隔膜118
6.5展望120
參考文獻(xiàn)121

第7章堿金屬硫電池/122
7.1引言122
7.2鋰硫電池124
7.2.1鋰硫電池中的電化學(xué)反應(yīng)124
7.2.2鋰硫電池的技術(shù)挑戰(zhàn)125
7.2.3正極126
7.2.4電解質(zhì)128
7.2.5鋰金屬負(fù)極128
7.3鈉硫電池129
7.3.1鈉硫電池原理130
7.3.2室溫鈉硫電池的挑戰(zhàn)與措施131
7.3.3正極132
7.3.4電解質(zhì)134
7.3.5負(fù)極、隔膜、集流體135
7.4鉀硫電池136
7.4.1正極137
7.4.2電解質(zhì)138
7.4.3鉀金屬負(fù)極138
7.5小結(jié)138
參考文獻(xiàn)139

第8章金屬空氣電池 /141
8.1引言141
8.2鋰空氣電池142
8.2.1概述142
8.2.2鋰空氣電池的工作原理143
8.2.3組成144
8.2.4分類(lèi)145
8.2.5鋰空氣電池的優(yōu)點(diǎn)145
8.2.6應(yīng)用與發(fā)展前景146
8.3鈉空氣電池147
8.3.1概述147
8.3.2鈉空氣電池的工作原理147
8.3.3鈉空氣電池的優(yōu)點(diǎn)147
8.3.4應(yīng)用與發(fā)展前景148
8.4鉀空氣電池149
8.4.1概述149
8.4.2鉀空氣電池的工作原理149
8.4.3鉀空氣電池的優(yōu)點(diǎn)150
8.4.4應(yīng)用與發(fā)展前景151
8.5鋅空氣電池152
8.5.1概述152
8.5.2鋅空氣電池的工作原理152
8.5.3分類(lèi)153
8.5.4鋅空氣電池的優(yōu)點(diǎn)154
8.5.5影響鋅空氣電池使用壽命的因素154
8.5.6應(yīng)用與發(fā)展前景155
8.6小結(jié)156
參考文獻(xiàn)157

第9章堿金屬負(fù)極/158
9.1鋰金屬負(fù)極159
9.1.1鋰枝晶問(wèn)題159
9.1.2鋰枝晶的形成機(jī)理161
9.1.3成核后枝晶生長(zhǎng)速率的影響因素162
9.1.4枝晶生長(zhǎng)的外部影響因素163
9.1.5抑制鋰枝晶的策略164
9.1.6鋰金屬負(fù)極在全電池中的應(yīng)用168
9.2鈉金屬負(fù)極170
9.2.1鈉金屬負(fù)極的挑戰(zhàn)170
9.2.2抑制鈉枝晶的策略172
9.2.3鈉金屬負(fù)極在全電池中的應(yīng)用174
9.3鉀金屬負(fù)極175
9.3.1鉀金屬負(fù)極面臨的問(wèn)題176
9.3.2鉀金屬負(fù)極在全電池中的應(yīng)用176
9.4小結(jié)177
參考文獻(xiàn)177

第10章其他新型二次電池/182
10.1鉀離子電池182
10.1.1概述182
10.1.2正極材料182
10.1.3負(fù)極材料187
10.1.4小結(jié)188
10.2鎂離子電池188
10.2.1概述188
10.2.2正極材料188
10.2.3負(fù)極材料192
10.2.4小結(jié)192
10.3鋁離子電池192
10.3.1概述192
10.3.2非水系鋁離子電池193
10.3.3水系鋁離子電池194
10.3.4小結(jié)195
10.4鋅離子電池195
10.4.1概述195
10.4.2水系鋅離子電池典型正極材料195
10.4.3非水系鋅離子電池196
10.4.4固態(tài)鋅離子電池197
10.4.5小結(jié)197
10.5鈣離子電池197
10.5.1概述197
10.5.2研究現(xiàn)狀197
10.5.3小結(jié)199
參考文獻(xiàn)199