鈉離子電池原理及關鍵材料

序
前言

第1章 緒論 1
1.1 鈉離子電池的淵源 1
1.2 鈉離子電池的特點 2
1.3 鈉離子電池的發展史 3
參考文獻 4

第2章 鈉離子電池正極材料 6
2.1 層狀過渡金屬氧化物 6
2.1.1 O3型層狀過渡金屬氧化物 6
2.1.2 P2型層狀過渡金屬氧化物 9
2.1.3 三維層狀過渡金屬氧化物 11
2.1.4 層狀過渡金屬氧化物優化與改性策略 13
2.2 聚陰離子型材料 19
2.2.1 聚陰離子電極材料結構通性 19
2.2.2 橄欖石和磷鐵鈉礦相磷酸鹽材料NaMPO4(M＝Fe、Mn) 19
2.2.3 NASICON型電極材料 23
2.2.4 其他聚陰離子電極材料 32
2.3 普魯士藍及其衍生物 46
2.3.1 普魯士藍及其衍生物結構和工作原理 46
2.3.2 單金屬中心普魯士藍化合物 48
2.3.3 多金屬中心普魯士藍化合物 55
2.3.4 水系鈉離子電池中普魯士藍化合物的應用 56
2.3.5 普魯士藍類材料的應用優勢、缺陷及挑戰 59
2.4 非金屬/金屬氟化物正極 61
2.4.1 氟化鐵 62
2.4.2 氟化碳 68
參考文獻 72

第3章 鈉離子電池負極材料 89
3.1 碳材料 89
3.1.1 硬碳及其儲鈉機理 90
3.1.2 硬碳材料 94
3.1.3 軟碳材料 98
3.2 第五主族化合物 99
3.2.1 紅磷 101
3.2.2 黑磷 106
3.2.3 金屬磷化物 107
3.3 第六主族化合物 116
3.3.1 金屬氧化物 116
3.3.2 金屬硫化物 124
3.3.3 金屬硒化物 138
3.4 金屬負極 154
3.4.1 Sn 156
3.4.2 Sb 161
3.4.3 Ge 168
3.4.4 多元金屬合金負極 170
參考文獻 173

第4章 有機電極材料 197
4.1 小分子有機電極材料 197
4.1.1 羰基衍生物有機電極材料 197
4.1.2 席夫堿（Schiff-base）有機電極材料 201
4.1.3 偶/疊氮衍生物有機電極材料 202
4.2 聚合物有機電極材料 202
4.2.1 共軛導電聚合物 202
4.2.2 共價有機框架（covalent organic frameworks, COFs）204
4.2.3 有機自由基聚合物 205
4.2.4 有機金屬聚合物及金屬有機框架（metal-organic frameworks, MOFs） 206
4.3 有機電極材料的設計優化 207
4.3.1 官能團定向設計 207
4.3.2 形貌調控 208
4.3.3 有機無機複合 209
參考文獻 209

第5章 鈉金屬電池 211
5.1 鈉金屬負極 211
5.1.1 鈉枝晶 212
5.1.2 鈉枝晶抑制策略 213
5.2 鈉空氣/氧氣電池 227
5.2.1 工作原理 228
5.2.2 放電產物 229
5.2.3 充放電機理 232
5.2.4 空氣正極側的副反應 233
5.2.5 研究現狀 234
5.3 室溫鈉硫電池 250
5.3.1 正極材料 252
5.3.2 隔膜 255
5.3.3 電解液 256
5.4 鈉硒二次電池 258
5.5 鈉碳氧化物電池 261
參考文獻 265

第6章 鈉離子電池電解質 278
6.1 有機電解液 278
6.1.1 鈉鹽 279
6.1.2 溶劑 280
6.1.3 添加劑 284
6.2 固體電解質 288
6.2.1 無機固體電解質 289
6.2.2 聚合物固態電解質 301
參考文獻 304

第7章 市場化進程中的鈉離子電池 313
7.1 水系鈉離子電池 313
7.2 有機系鈉離子電池 314
參考文獻 317