可充锌基电池原理及关键材料

第1章 锌基电池概论 001
1.1 锌基电池的发展历史 001
1.2 锌基电池的种类 003
1.3 锌基电池的组成 004
1.3.1 电极 004
1.3.2 电解质 005
1.3.3 隔膜 006
1.3.4 外壳 006
1.4 锌基电池的主要性能 007
1.4.1 电动势 007
1.4.2 电压 009
1.4.3 电池容量 012
1.4.4 内阻 015
1.4.5 能量与比能量 016
1.4.6 功率与比功率 017
1.4.7 寿命 018
1.4.8 荷电状态 018
1.4.9 贮存性能与自放电 019
参考文献 020

第2章 可充碱性锌-锰电池 021
2.1 概述 021
2.1.1 锌-锰电池的发展 022
2.1.2 可充碱性锌-锰电池现状 023
2.1.3 可充碱性锌-锰电池的结构及工作原理 024
2.2 MnO2正极 026
2.2.1 MnO2正极材料 026
2.2.2 MnO2放电机制 028
2.2.3 MnO2的可充电性 031
2.2.4 MnO2正极的改进 032
2.3 锌负极 036
2.3.1 锌负极材料 036
2.3.2 锌负极上的电极反应 037
2.3.3 锌负极存在的问题 038
2.3.4 锌负极性能的改进 043
2.4 电解液 047
2.4.1 电解液的组成 047
2.4.2 电解液性能优化 048
2.5 隔膜 051
2.6 RAM电池的种类及制造工艺 053
2.6.1 RAM电池的种类及性能 053
2.6.2 RAM电池的制造工艺 055
参考文献 057

第3章 可充锌-镍电池 060
3.1 概述 060
3.1.1 锌-镍电池的发展概况 060
3.1.2 锌-镍电池的工作原理 062
3.2 氢氧化镍正极 063
3.2.1 氢氧化镍材料的结构 063
3.2.2 氢氧化镍的氧化还原反应机理 065
3.2.3 氢氧化镍氧化还原过程及晶型转换 068
3.2.4 氢氧化镍电极结构 069
3.3 镍基电极的电化学性能改进 072
3.3.1 组成设计 072
3.3.2 形貌设计 079
3.3.3 结构设计 080
3.3.4 其它镍基正极材料 084
3.4 锌负极 090
3.4.1 锌负极材料及电极反应 090
3.4.2 锌负极存在的问题 090
3.4.3 锌负极的改进 091
3.5 电解液 105
3.5.1 电解液的组成 105
3.5.2 电解液性能优化 106
3.5.3 碱性固体聚合物电解质 109
3.6 隔膜 112
参考文献 114

第4章 可充锌-空气电池 118
4.1 锌-空气电池概述 118
4.1.1 锌-空气电池发展历史 119
4.1.2 锌-空气电池的结构与工作原理 121
4.1.3 锌-空气电池的特点 123
4.1.4 锌-空气电池的种类 124
4.1.5 锌-空气电池的配置 125
4.2 双功能空气电极 128
4.2.1 空气电极的结构 128
4.2.2 空气电极上的氧电反应机理 131
4.3 空气电极的催化剂及改进 135
4.3.1 贵金属基催化剂 136
4.3.2 过渡金属氧化物催化剂 138
4.3.3 其它过渡金属化合物 145
4.3.4 碳基无金属催化剂 146
4.3.5 碳-过渡金属复合材料 152
4.4 锌负极 163
4.4.1 锌负极材料 163
4.4.2 锌负极存在的问题 163
4.4.3 锌负极的改进 164
4.5 电解液 169
4.5.1 水溶液电解质 170
4.5.2 非水溶液电解质 174
4.6 隔膜 178
4.6.1 多孔膜 179
4.6.2 离子交换膜 182
4.6.3 Zn枝晶生长抑制膜 183
参考文献 184

第5章 水系锌离子电池 189
5.1 概述 189
5.1.1 水系锌离子电池的发展概况 189
5.1.2 水系锌离子电池的特点与挑战 190
5.2 水系锌离子电池的储能机理 192
5.2.1 Zn2 的嵌入/脱出机制 192
5.2.2 Zn2 /H （或H2O）共嵌入/脱出机制 194
5.2.3 化学转化反应机制 195
5.2.4 溶解/沉积机制 196
5.2.5 有机配位反应机制 197
5.3 水系锌离子电池的正极材料 198
5.3.1 锰基化合物正极材料 198
5.3.2 钒基化合物正极材料 209
5.3.3 普鲁士蓝类似物正极材料 223
5.3.4 有机化合物正极材料 227
5.3.5 层状过渡金属硫化物正极材料 232
5.3.6 代表性正极材料总结 235
5.4 锌负极 236
5.4.1 锌沉积/溶解的热力学与动力学机理 236
5.4.2 锌阳极的优化设计 238
5.5 电解液 246
5.5.1 AZIBs电解液的种类 247
5.5.2 AZIBs电解液的优化策略 248
5.6 隔膜 255
参考文献 257