金屬空氣電池

目錄
叢書序
前言
第1章　能量儲存與電池系統(tǒng)　1
1.1　能量儲存與轉(zhuǎn)化　1
1.2　電池系統(tǒng)發(fā)展簡史　5
1.2.1　伏打電堆　5
1.2.2　鋅錳電池　5
1.2.3　鉛酸電池　6
1.2.4　鎳鎘電池　7
1.2.5　鎳氫電池　7
1.2.6　氫燃料電池　9
1.2.7　鋰離子電池　11
1.2.8　鋰硫電池　13
參考文獻　14
第2章　金屬空氣電池概述　16
2.1　金屬空氣電池介紹　16
2.2　金屬空氣電池系統(tǒng)　17
2.2.1　鋅/鋁空氣電池　18
2.2.2　鋰空氣電池　21
2.2.3　鈉空氣電池　34
2.2.4　鉀空氣電池　47
2.2.5　其他金屬空氣電池　57
參考文獻　64
第3章　正極電化學(xué)　69
3.1　空氣電池正極電化學(xué)　69
3.1.1　鋅/鋁空氣電池正極電化學(xué)　69
3.1.2　鋰/鈉/鉀空氣電池正極電化學(xué)　72
3.1.3　其他金屬空氣電池正極電化學(xué)　74
3.2　碳基正極材料　76
3.2.1　純碳正極材料　76
3.2.2　貴金屬催化劑碳基正極材料　84
3.2.3　過渡金屬化合物碳基正極材料　86
3.2.4　碳基材料中的副反應(yīng)　89
3.3　無碳正極材料　91
參考文獻　99
第4章　金屬空氣電池電解質(zhì)　105
4.1　水系電解液　105
4.1.1　堿性電解液　105
4.1.2　中性電解液　114
4.1.3　酸性電解液　119
4.2　非水系電解液　121
4.2.1　碳酸酯類電解液　122
4.2.2　醚類電解液　125
4.2.3　砜類電解液　134
4.2.4　酰胺類電解液　144
4.2.5　離子液體電解液　150
4.2.6　非水系電解液中的鹽　155
4.2.7　熔融鹽電解質(zhì)　165
4.3　半固態(tài)和固態(tài)電解質(zhì)　167
4.3.1　金屬空氣電池用固態(tài)電解質(zhì)　167
4.3.2　半固態(tài)/固態(tài)金屬空氣電池的發(fā)展　171
參考文獻　185
第5章　金屬負(fù)極保護　200
5.1　負(fù)極挑戰(zhàn)概述　200
5.1.1　腐蝕　202
5.1.2　枝晶　203
5.1.3　體積膨脹　204
5.1.4　低庫侖效率　204
5.2　負(fù)極保護策略　205
5.2.1　負(fù)極主體設(shè)計　205
5.2.2　負(fù)極表面修飾　209
5.2.3　負(fù)極合金化　219
5.2.4　電解液調(diào)控　221
5.2.5　其他策略　227
5.3　未來展望　229
參考文獻　230
第6章　金屬空氣電池隔膜的設(shè)計　237
6.1　金屬空氣電池隔膜的分類　237
6.2　金屬空氣電池隔膜的作用　238
6.3　金屬空氣電池隔膜性能要求　239
6.4　金屬空氣電池隔膜設(shè)計實例　241
6.5　未來展望　247
參考文獻　247
第7章　氣體組分對電池的影響　250
7.1　氧氣/二氧化碳電池　250
7.2　金屬-二氧化碳電池　255
7.2.1　鋰-二氧化碳電池　256
7.2.2　鈉-二氧化碳電池　258
7.2.3　鉀-二氧化碳電池　260
7.2.4　鋅-二氧化碳電池　263
7.3　金屬-氮氣電池　266
參考文獻　269
第8章　氧化還原介體　273
8.1　氧化還原介體概要　273
8.1.1　作用和機理　273
8.1.2　設(shè)計和選擇標(biāo)準(zhǔn)　278
8.1.3　分類　282
8.2　氧化還原介體的應(yīng)用　286
8.2.1　研究進展　286
8.2.2　發(fā)展方向　296
參考文獻　299
第9章　理論計算在金屬空氣電池中的應(yīng)用　304
9.1　密度泛函理論計算應(yīng)用于空氣正極機理的研究　304
9.1.1　密度泛函理論基本介紹　304
9.1.2　氧正極模型與理論過電勢　306
9.1.3　正極催化劑的選擇與設(shè)計　311
9.2　電解質(zhì)的動力學(xué)研究　314
9.2.1　分子動力學(xué)的介紹與應(yīng)用　314
9.2.2　電解質(zhì)中的相互作用　316
9.2.3　電極界面的反應(yīng)　320
9.3　機器學(xué)習(xí)在空氣電池材料篩選中的應(yīng)用　322
9.4　小結(jié)與展望　328
參考文獻　328
第10章　金屬空氣電池的組裝　332
10.1　工業(yè)級的鋅空氣電池組裝　332
10.1.1　鋅空氣電池的商業(yè)化　332
10.1.2　鋅空氣電池的結(jié)構(gòu)及組裝　333
10.1.3　紐扣式鋅空氣電池　337
10.1.4　方形鋅空氣電池　339
10.1.5　圓柱形鋅空氣電池　339
10.2　實驗室的金屬空氣電池組裝　341
10.2.1　紐扣式空氣電池　341
10.2.2　世偉洛克型空氣電池　341
10.2.3　模塊型空氣電池　343
10.2.4　原位電化學(xué)池裝置　345
10.2.5　其他新型空氣電池模具　354
10.3　小結(jié)　355
參考文獻　356
第11章　柔性金屬空氣電池　358
11.1　可穿戴設(shè)備及其電池　358
11.2　柔性正極　360
11.2.1　碳基正極　360
11.2.2　非碳基正極　361
11.3　柔性金屬空氣電池中的電解質(zhì)　363
11.3.1　液態(tài)電解質(zhì)　363
11.3.2　固態(tài)電解質(zhì)　364
11.4　封裝材料　366
11.5　柔性金屬空氣電池的構(gòu)型　366
11.5.1　一維柔性金屬空氣電池　367
11.5.2　島-橋結(jié)構(gòu)柔性金屬空氣電池　368
11.5.3　薄膜型柔性金屬空氣電池　370
11.6　挑戰(zhàn)與前景　371
參考文獻　371
第12章　金屬空氣電池技術(shù)的應(yīng)用　373
12.1　金屬空氣電池應(yīng)用要求　373
12.1.1　電芯的性能參數(shù)　373
12.1.2　電池應(yīng)用的技術(shù)指標(biāo)　373
12.1.3　金屬空氣電池應(yīng)用特點　374
12.2　金屬空氣電池應(yīng)用進展　374
12.2.1　鋅空氣電池　375
12.2.2　鋁空氣電池　380
12.2.3　鋰/鈉/鉀空氣電池　383
12.2.4　鎂空氣電池　384
參考文獻　384