储能材料与器件

第1章绪论1
1.1储能的方式介绍1
1.1.1物理储能1
1.1.2化学储能2
1.1.3氢能存储3
1.2化学储能电池的发展历史和未来趋势4
1.3化学电源的分类及应用领域7
1.3.1化学电源的分类7
1.3.2化学电源的应用7
1.4化学电源相关的基本概念7
1.4.1电池内阻7
1.4.2开路电压和工作电压7
1.4.3电池容量8
1.4.4电池的能量9
1.4.5电池的功率9
1.4.6储存性能和自放电10
1.4.7电池寿命10
1.5电池常见的测试方法11
1.5.1电池容量的测定11
1.5.2电池寿命及检测技术12
1.5.3电池内阻、内压的测定12
1.5.4安全性能的测试13
1.6电池常见问题与分析14
1.6.1过放电14
1.6.2过充电15
1.6.3短路15
1.6.4内阻偏大16
1.6.5电池爆炸16
1.7电池的成本16
习题17

第2章铅酸蓄电池18
2.1铅酸蓄电池概述18
2.2铅酸蓄电池基本原理18
2.2.1铅酸电极电池反应19
2.2.2铅酸蓄电池正极19
2.2.3铅酸蓄电池负极20
2.2.4铅酸蓄电池电解液21
2.3铅酸蓄电池失效机制与解决方法21
2.3.1正极失效机制21
2.3.2负极失效机制22
2.3.3超级铅酸蓄电池23
2.4铅酸蓄电池制造与工艺24
2.5铅酸蓄电池展望26
习题26

第3章锂离子电池27
3.1锂离子电池工作原理27
3.2锂离子电池的电化学性能29
3.3锂离子电池正极材料30
3.3.1理想的锂离子电池正极材料特点30
3.3.2正极材料的分类30
3.3.3钴酸锂正极材料31
3.3.4镍酸锂正极材料32
3.3.5层状结构锰酸锂正极材料35
3.3.6三元复合正极材料36
3.3.7尖晶石型锰酸锂正极材料38
3.3.8磷酸铁锂正极材料40
3.4锂离子电池负极材料41
3.4.1理想的锂离子电池负极材料特点41
3.4.2负极材料的分类42
3.4.3石墨化碳和非石墨化碳43
3.4.4石墨化碳材料43
3.4.5无定形碳材料46
3.4.6钛酸锂负极材料47
3.4.7硅基合金负极材料49
3.4.8金属氧化物负极材料50
3.5电解质51
3.5.1电解质的作用与分类51
3.5.2非水液态电解质52
3.5.3凝胶态聚合物电解质53
3.5.4全固态聚合物电解质54
3.5.5无机固态电解质56
3.6锂离子电池展望58
习题59

第4章锂金属电池及锂金属负极保护61
4.1锂金属电池概述61
4.2锂金属电池分类62
4.2.1嵌锂正极锂金属电池62
4.2.2锂-硫电池62
4.2.3锂-空气电池63
4.3锂金属作为负极的优点及缺点64
4.4锂金属电池的应用难点64
4.5锂金属负极保护的途径65
4.5.1电解液改进65
4.5.2选用固体电解质75
4.5.3锂金属界面改性78
4.5.4隔膜改性79
4.5.5负极微观结构设计80
4.6锂金属电池存在的问题与解决方法83
习题84

第5章液流电池85
5.1液流电池概述85
5.2液流电池的基本构造86
5.3无机电化学反应对液流电池86
5.3.1无机电化学反应对双液流电池86
5.3.2无机电化学反应对沉积型单液流电池88
5.4无机氧化还原对液流电池电解液90
5.5水系电解液液流电池隔膜92
5.6液流电池展望93
习题93

第6章金属-空气电池95
6.1金属-空气电池概述95
6.2锂-空气电池96
6.2.1锂-空气电池的基本原理96
6.2.2锂-空气电池的负极98
6.2.3锂-空气电池的正极98
6.2.4锂-空气电池的电解质100
6.2.5锂-空气电池存在的问题与展望101
6.3锌-空气电池102
6.3.1锌-空气电池的结构与反应机理102
6.3.2锌-空气电池的研究进展与展望103
6.4铝-空气电池105
6.4.1铝-空气电池的结构与反应机理105
6.4.2铝-空气电池的研究进展与展望106
6.5其他金属-空气电池106
6.6小结106
习题107

第7章超级电容器108
7.1超级电容器概述108
7.1.1超级电容器的发展历史108
7.1.2超级电容器的工作原理109
7.1.3超级电容器的结构与类型110
7.1.4超级电容器与电池的区别112
7.2碳电极材料112
7.2.1活性炭113
7.2.2活性炭纤维113
7.2.3碳气凝胶113
7.2.4碳纳米管114
7.2.5石墨烯114
7.2.6碳基复合材料115
7.3赝电容电极材料115
7.3.1过渡金属氧化物115
7.3.2金属氢氧化物116
7.3.3导电聚合物117
7.3.4其他新型赝电容电极材料118
7.4电解质119
7.4.1水溶液介质119
7.4.2非水溶液介质120
7.5混合型超级电容器121
7.5.1非对称超级电容器（双电层/赝电容）121
7.5.2电池/电容型混合超级电容器122
7.6超级电容器的制备工艺123
7.6.1超级电容器的组装123
7.6.2超级电容器的性能测试124
7.7超级电容器的应用与展望129
习题130

参考文献131