鹼金屬電池關鍵材料基礎與應用

在各種儲能系統中,鹼金屬電池受到了越來越多的關注。本書從鹼金屬電池基本原理以及關鍵材料開發、設計和應用技術出發，內容涵蓋鹼金屬電池概述和工作原理；電池材料的製備方法；電池材料的表徵；鋰離子電池；鈉離子電池；鹼金屬硫電池；金屬空氣電池（鋰空氣電池、鈉空氣電池、鉀空氣電池、鋅空氣電池）；鹼金屬負極；其他新型二次電池（鉀離子電池、鎂離子電池、鋁離子電池、鋅離子電池、鈣離子電池）等。全書反映了國內外的鹼金屬電池工藝研究及應用領域的更新成果，展現了新技術發展和研究趨勢。

本書內容全面系統，實用性突出，既可作為電池相關企業以及高校和科研院所相關科研人員的參考書籍，也可作為新能源、新能源材料、材料與化工等專業在校師生的教材或教學參考書。

第1章緒論/001

第2章鹼金屬電池概述和工作原理/005
2.1鹼金屬電池的分類007
2.2鹼金屬電池的原理008
2.2.1鹼金屬離子電池008
2.2.2鹼金屬硫電池009
2.2.3鹼金屬空氣電池011
2.2.4鹼金屬負極012
參考文獻013

第3章電池材料的製備方法/014
3.1固相製備法014
3.1.1機械化學法014
3.1.2高溫固相反應法016
3.1.3中溫固相反應法016
3.1.4低溫固相反應法016
3.1.5碳熱還原法017
3.1.6熔融浸漬法018
3.1.7固相配位反應法018
3.1.8固相燃燒合成法018
3.1.9小結019
3.2液相製備法020
3.2.1水熱法020
3.2.2溶劑熱法021
3.2.3離子熱法022
3.2.4微波合成法023
3.2.5靜電紡絲法023
3.2.6範本法025
3.2.7溶膠-凝膠法026
3.2.8聚合物前驅體法027
3.2.9共沉澱法028
3.2.10噴霧乾燥法028
3.2.11微乳液法029
3.2.12溶液燃燒合成法031
3.2.13超臨界流體法032
3.2.14小結033
3.3氣相製備法034
3.3.1化學氣相沉積034
3.3.2物理氣相沉積036
3.3.3小結0373.4其他合成方法037
3.4.1超聲化學法037
3.4.2流變相反應法038
3.4.3冷凍乾燥法038
3.4.4瞬間高溫焦耳熱技術039
3.5小結040
參考文獻041

第4章電池材料的表徵/044
4.1電化學表徵方法044
4.1.1充放電測試044
4.1.2迴圈伏安法045
4.1.3電化學阻抗技術047
4.1.4恒電流間歇滴定技術和恒電位間歇滴定技術048
4.1.5控制電流技術048
4.2材料表徵方法050
4.2.1晶體場理論050
4.2.2晶體結構050
4.2.3典型鋰離子電池材料結構051
4.2.4X射線衍射技術053
4.2.5X射線光電子能譜分析技術053
4.2.6熱重分析測試技術055
4.2.7光學顯微鏡技術056
4.2.8掃描電子顯微鏡技術057
4.2.9透射電子顯微鏡技術058
4.2.10紅外光譜分析技術060
4.2.11拉曼光譜分析技術060
4.2.12掃描探針技術061
4.2.13原子力顯微鏡063
4.2.14質譜分析063
4.2.15電感耦合等離子體發射光譜分析064
4.2.16元素分析技術065
4.2.17核磁共振分析技術066
4.2.18氣體吸附法066
4.2.19聯用表徵技術068
4.2.20電化學原位表徵技術069
參考文獻074

第5章鋰離子電池/076
5.1鋰離子電池概論076
5.2正極材料077
5.2.1鈷鋰氧化物077
5.2.2鎳鋰氧化物078
5.2.3錳鋰氧化物080
5.2.4釩鋰氧化物081
5.2.55V正極材料082
5.2.6聚陰離子正極材料082
5.2.7其他正極材料083
5.3負極材料084
5.3.1碳材料084
5.3.2插入型088
5.3.3轉化型089
5.3.4合金型090
5.3.5其他負極材料094
5.4隔膜097
5.5電解液099
5.6展望101
參考文獻103

第6章鈉離子電池/105
6.1引言1056.2正極材料107
6.2.1聚陰離子材料108
6.2.2層狀氧化物材料NaxMO2110
6.2.3隧道型氧化物材料Na0.44MnO2111
6.2.4氟化磷酸鹽和焦磷酸鹽正極材料112
6.2.5其他正極材料113
6.3負極材料114
6.3.1嵌入類材料114
6.3.2合金類材料116
6.3.3轉化類材料117
6.4隔膜118
6.5展望120
參考文獻121

第7章鹼金屬硫電池/122
7.1引言122
7.2鋰硫電池124
7.2.1鋰硫電池中的電化學反應124
7.2.2鋰硫電池的技術挑戰125
7.2.3正極126
7.2.4電解質128
7.2.5鋰金屬負極128
7.3鈉硫電池129
7.3.1鈉硫電池原理130
7.3.2室溫鈉硫電池的挑戰與措施131
7.3.3正極132
7.3.4電解質134
7.3.5負極、隔膜、集流體135
7.4鉀硫電池136
7.4.1正極137
7.4.2電解質138
7.4.3鉀金屬負極138
7.5小結138
參考文獻139

第8章金屬空氣電池 /141
8.1引言141
8.2鋰空氣電池142
8.2.1概述142
8.2.2鋰空氣電池的工作原理143
8.2.3組成144
8.2.4分類145
8.2.5鋰空氣電池的優點145
8.2.6應用與發展前景146
8.3鈉空氣電池147
8.3.1概述147
8.3.2鈉空氣電池的工作原理147
8.3.3鈉空氣電池的優點147
8.3.4應用與發展前景148
8.4鉀空氣電池149
8.4.1概述149
8.4.2鉀空氣電池的工作原理149
8.4.3鉀空氣電池的優點150
8.4.4應用與發展前景151
8.5鋅空氣電池152
8.5.1概述152
8.5.2鋅空氣電池的工作原理152
8.5.3分類153
8.5.4鋅空氣電池的優點154
8.5.5影響鋅空氣電池使用壽命的因素154
8.5.6應用與發展前景155
8.6小結156
參考文獻157

第9章鹼金屬負極/158
9.1鋰金屬負極159
9.1.1鋰枝晶問題159
9.1.2鋰枝晶的形成機理161
9.1.3成核後枝晶生長速率的影響因素162
9.1.4枝晶生長的外部影響因素163
9.1.5抑制鋰枝晶的策略164
9.1.6鋰金屬負極在全電池中的應用168
9.2鈉金屬負極170
9.2.1鈉金屬負極的挑戰170
9.2.2抑制鈉枝晶的策略172
9.2.3鈉金屬負極在全電池中的應用174
9.3鉀金屬負極175
9.3.1鉀金屬負極面臨的問題176
9.3.2鉀金屬負極在全電池中的應用176
9.4小結177
參考文獻177

第10章其他新型二次電池/182
10.1鉀離子電池182
10.1.1概述182
10.1.2正極材料182
10.1.3負極材料187
10.1.4小結188
10.2鎂離子電池188
10.2.1概述188
10.2.2正極材料188
10.2.3負極材料192
10.2.4小結192
10.3鋁離子電池192
10.3.1概述192
10.3.2非水系鋁離子電池193
10.3.3水系鋁離子電池194
10.3.4小結195
10.4鋅離子電池195
10.4.1概述195
10.4.2水系鋅離子電池典型正極材料195
10.4.3非水系鋅離子電池196
10.4.4固態鋅離子電池197
10.4.5小結197
10.5鈣離子電池197
10.5.1概述197
10.5.2研究現狀197
10.5.3小結199
參考文獻199