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1新能源时代1

1.1 能源发展的驱动力1

1.2 能源存储的种类与作用3

1.2.1 能源存储的种类4

1.2.2 能源存储在可再生能源利用中的作用5

1.3 机械储能6

1.4 热电能量存储10

1.5 超导磁储能11

思考题与习题11

参考文献11

2电化学储能基础12

2.1 嵌脱反应12

2.1.1 嵌脱反应的结构基础12

2.1.2 嵌脱反应热力学13

2.1.3 嵌脱反应动力学15

2.1.4 多电子嵌脱反应19

2.2 合金化反应21

2.3 转换反应22

2.4 其他反应机理22

2.5 二次电池体系24

2.5.1 发展24

2.5.2 电池的分类和基本组成25

2.5.3 电池热力学基础26

2.5.4 容量27

2.5.5 电压28

2.5.6 能量与功率28

2.5.7 效率与寿命29

思考题与习题30

参考文献31

3电池储能技术33

3.1 电池储能技术应用前景33

3.2 铅酸电池34

3.2.1 基本构成和工作原理34

3.2.2 铅酸电池的失效机理35

3.2.3 铅碳电池37

3.3 镍氢电池40

3.3.1 工作原理40

3.3.2 负极材料——储氢合金42

3.3.3 正极材料——氢氧化镍46

3.4 锂硫电池48

3.4.1 工作原理及其存在的问题48

3.4.2 正极材料51

3.4.3 锂硫电池电解质55

3.5 锂空气/氧气电池58

3.5.1 锂空气/氧气电池的发展和种类58

3.5.2 非水电解液锂空气电池60

3.5.3 非水电解液锂空气电池的电解质62

3.6 钠电池64

3.6.1 高温钠电池64

3.6.2 室温钠硫电池65

3.7 液流电池66

3.7.1 全钒液流电池67

3.7.2 全钒液流电池的关键材料68

思考题与习题69

参考文献69

4燃料电池71

4.1 燃料电池体系71

4.1.1 燃料电池的构造与种类71

4.1.2 燃料电池工作原理72

4.2 熔融碳酸盐型燃料电池73

4.2.1 电化学过程及特点73

4.2.2 熔融碳酸盐燃料电池的关键材料74

4.3 质子交换膜型燃料电池76

4.3.1 工作原理与特点76

4.3.2 电催化剂76

4.3.3 质子交换膜77

4.4 固体氧化物燃料电池78

4.4.1 组成及工作原理78

4.4.2 SOFC固体电解质79

4.4.3 阳极材料80

4.4.4 阴极材料82

思考题与习题82

参考文献83

5锂离子电池84

5.1 锂离子电池的构造85

5.2 嵌脱反应的材料基础87

5.3 扣式锂离子电池的组装89

5.4 软包锂离子电池与铝塑膜92

思考题与习题93

参考文献94

6锂离子电池的正极材料95

6.1 LiMO2经典体系95

6.1.1 LiCoO295

6.1.2 高电压LiCoO297

6.1.3 Li（NiCoMn）O2三元体系98

6.1.4 高镍三元正极材料的性能优化102

6.1.5 Li（NiCoAl）O2高容量体系103

6.2 Li 1＋x（NiMnCo）1-xO2富锂高容量体系105

6.2.1 高容量获取机理105

6.2.2 随循环电压下降问题106

6.2.3 表面/界面的特殊性108

6.3 LiMn2O4111

6.3.1 John-Teller效应111

6.3.2 LiMn2O4的电化学性能118

6.3.3 高电压LiNi0.5Mn1.5O2体系119

6.4 LiFePO4121

6.4.1 LiMPO4橄榄石结构121

6.4.2 LiMPO4F123

6.5 VxO2x＋1钒氧化物126

思考题与习题130

参考文献130

7锂离子电池的负极材料132

7.1 碳基负极材料132

7.1.1 石墨类碳材料132

7.1.2 无定形碳材料134

7.1.3 碳纳米管135

7.1.4 石墨烯136

7.1.5 碳材料的优化136

7.2 钛的氧化物138

7.2.1 Li4Ti5O12负极材料138

7.2.2 二氧化钛负极材料139

7.3 锡基负极材料141

7.4 硅基负极材料141

7.4.1 纳米硅与SiOx141

7.4.2 硅薄膜142

7.5 转换反应型负极材料M3O4143

思考题与习题144

参考文献144

8锂离子电池隔膜146

8.1 聚烯烃隔膜146

8.2 锂离子电池隔膜的主要性能指标148

8.2.1 厚度、孔径和孔隙率148

8.2.2 润湿性和吸液率149

8.2.3 机械强度149

8.2.4 热性能149

8.2.5 化学稳定性150

8.3 锂离子电池隔膜的预处理方法150

思考题与习题152

参考文献152

9电解质体系153

9.1 电解质种类153

9.2 液态电解质153

9.2.1 电解质盐153

9.2.2 电解液体系的有机溶剂159

9.2.3 电解液安全问题166

9.3 凝胶聚合物电解质167

9.3.1 凝胶聚合物电解质种类167

9.3.2 凝胶聚合物电解质制备方法168

9.3.3 凝胶聚合物电解质改性169

9.4 固态聚合物电解质170

9.4.1 液态电解质存在的主要问题170

9.4.2 固态聚合物电解质种类171

9.4.3 聚合物-锂盐络合体系172

9.4.4 聚氧乙烯PEO基电解质173

9.4.5 离子橡胶177

9.4.6 单离子导体体系178

9.5 无机固态电解质180

9.5.1 固体中原子/离子扩散过程的基本原理180

9.5.2 无机晶态固体电解质材料的结构185

9.5.3 掺杂对离子电导率的影响188

思考题与习题189

参考文献189