绿色二次电池及其新体系研究进展 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:541

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出版时间:2007-10

价格:88.00元

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isbn号码:9787030200990

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• 绿色电池
• 二次电池
• 储能
• 新能源
• 材料科学
• 电化学
• 电池技术
• 可持续能源
• 电池材料
• 能量转换

聚焦未来能源：新型储能器件与电化学前沿探索 图书名称： 绿色二次电池及其新体系研究进展 图书简介： 本著作旨在全面、深入地探讨当前储能技术领域，特别是面向下一代能源需求的创新性电化学储能器件及其关键科学技术挑战。本书严格聚焦于非传统或新兴的二次电池体系、前沿材料科学在储能中的应用，以及下一代电池概念的理论与实践进展，而不涉及目前已广泛商业化或成熟的“绿色二次电池”（如主流锂离子电池、镍氢电池等）的常规研究内容。 全书构建了一个以“超越现有”为核心的知识框架，系统梳理了从基础电化学原理到尖端器件工程化的完整脉络。我们力求展现的是那些正处于实验室攻坚阶段、拥有颠覆性潜力的新兴体系，这些体系旨在解决现有电池在能量密度、安全性、循环寿命、成本和资源可持续性等方面的核心瓶颈。 --- 第一部分：突破能量密度极限的新型正负极材料 本部分彻底避开对钴酸锂、磷酸铁锂等传统正极材料的深入分析，而是将焦点投向那些具有理论上更高比容量或更低成本潜力的颠覆性材料体系。 第一章：高容量金属氧化物与富锂体系的深层挑战 本章探讨了电压平台高、理论容量极高的富锂锰基/镍基氧化物（Lithium-rich layered oxides）的最新研究进展。重点分析了其在首次充放电过程中发生的不可逆容量损失机制，包括晶格氧的脱嵌行为、界面稳定性问题以及对电解液的诱导氧化作用。详细阐述了通过表面包覆（如氧化物、氟化物改性）和掺杂策略（如稀土元素、高价金属离子引入）来稳定其高电压工作窗口和提升倍率性能的最新成果。讨论了如何通过结构工程（如构建核壳结构、构建三维导电网络）来缓解其在脱锂过程中结构坍塌的难题。 第二章：低成本、高储能密度金属硫化物与磷化物 本书详细考察了利用硫（S）或磷（P）作为阴离子，结合高活性金属（如锌、镁、钠等）构建的金属硫化物和磷化物电极体系。内容侧重于解决硫化物/磷化物在实际充放电过程中面临的体积膨胀（尤其是硫正极）、导电性差以及与电解液反应活性高等关键科学问题。深入分析了多孔碳材料、共价有机框架（COFs）和金属有机框架（MOFs）作为载体的应用，以期构建稳定、高导电性的复合结构，实现超高可逆容量。 第三章：全金属或半金属负极的界面调控 本章专注于金属锂（Li）、钠（Na）、钾（K）等活性金属作为负极的无枝晶生长策略。与讨论碳基负极的优化不同，本部分的核心在于界面科学。详细介绍了人工固态电解质界面（SEI）的构建技术，包括原位沉积、共混添加剂调控以及使用单离子导体或类固态凝胶电解质来抑制枝晶生长和均匀锂沉积的研究进展。分析了通过微纳结构设计（如三维多孔骨架、限域结构）来实现锂均匀沉积的电化学工程方法。 --- 第二部分：颠覆性电化学储能概念 本部分完全聚焦于不同于传统“嵌入/脱嵌”机制的、革命性的新型电化学储能概念。 第四章：离子电池的非传统体系探索 本章集中探讨了钠离子（Na-ion）、钾离子（K-ion）以及镁离子（Mg-ion）电池体系的最新进展，但重点放在其超越锂离子电池的资源优势和特定应用场景（如电网储能的低成本需求）。对于钠/钾离子，深入分析了硬碳负极的复杂结构和钠离子存储机制，以及如何设计低成本、高稳定性的大体积或隧道型氧化物/普鲁士蓝类似物正极。对于镁离子电池，重点讨论了如何设计兼容镁离子（高极化性）的非亲核性电解液体系，以及高电化学活性的镁合金/插层化合物正极的合成方法。 第五章：氧化还原液流电池（RFB）的效率提升与新介质 本章完全绕开传统的钒系液流电池，深入研究了基于有机小分子（如醌类、酞菁类）和无机高价离子（如锌溴、铁氯）的新型水系和非水系液流电池。重点分析了如何通过分子结构修饰提高有机活性物质的溶解度和电化学稳定性，以及如何通过新型电解液配方设计来降低液流电池的交叉污染和提升能量密度。探讨了新型膜材料（如选择性渗透膜、离子交换膜）在提升电池性能中的作用。 第六章：固态电解质与全固态电池的界面工程 本章的核心是固体电解质材料及其与电极的接触问题。详细阐述了硫化物系、氧化物系（如LLZO）和聚合物系固态电解质的最新突破，特别是对它们在室温下高离子电导率的实现途径。关键在于深入剖析固-固界面的电化学接触阻抗来源（如界面相反应、机械接触不良），以及如何利用高分子粘合剂、原位反应层或界面缓冲层来显著降低界面电阻，确保全固态电池在实际应用中的高性能表现。 --- 第三部分：前沿材料与智能电化学系统 本部分探讨了材料科学与电化学工程的交叉领域，聚焦于提升电池的整体性能和智能化管理。 第七章：双离子电池（DIB）与超级电容器-电池混合体系 本章关注于那些结合了离子嵌入和表面电荷存储特性的混合储能系统。重点分析了双离子电池（DIBs）的充放电机理，即活性离子在电极中嵌入/脱嵌，同时另一对离子在电解液中移动以维持电荷平衡的独特机制。讨论了如何通过设计具有大比表面积和高化学稳定性的电极材料（如石墨烯、导电聚合物）来最大化这种混合储能的潜力，实现高功率密度与较高能量密度的平衡。 第八章：仿生与自修复电化学材料 本章探讨了受生物系统启发，具有自适应或自修复能力的电化学材料。研究内容包括具有动态共价键或可逆物理相互作用的聚合物电解质或粘合剂，这些材料能够在微裂纹形成后恢复导电通路或界面接触。探讨了利用相变材料或可逆反应来缓解体积变化或界面失效的智能材料设计策略，旨在从根本上提升电池的长期循环稳定性。 第九章：先进电化学表征与原位监测技术 本书最后一部分强调了理解新兴体系内部工作机制的必要性。本章详细介绍了用于解析复杂界面和体相反应的尖端表征技术，包括同步辐射X射线吸收谱（XAS）在探测量子态变化中的应用，中子衍射在结构中轻元素（如锂、钠）动态分布研究中的优势，以及原位拉曼光谱和红外光谱对电解液分解和SEI形成过程的实时监测技术。这些技术是验证新型电池概念可行性的关键工具。 --- 总结： 本书为从事电化学储能研究的科研人员、工程师及高年级学生提供了一个深入了解和掌握未来储能技术发展方向的参考。它提供的是一张通往下一代电池系统的蓝图，聚焦于那些尚待突破的科学前沿，而非现有技术的优化改进。

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从结构上看，这本书的组织结构体现出一种极强的系统性和层次感。它似乎遵循着“问题提出—理论分析—实验验证—未来展望”的标准科研范式，层层递进，逻辑严密。我发现它在处理一些具有争议性的科学问题时，采取了非常平衡的态度，既没有偏袒某一学派，也没有回避存在的争议点，而是将各方的证据和论点并陈，引导读者独立思考。例如，在讨论锂硫电池的穿梭效应抑制策略时，作者整合了从纳米结构设计到新型粘合剂开发等多个维度的解决方案，并用一个详细的矩阵图对比了不同方案的实际效率和成本可行性，这种多角度、综合性的评价方式极具实操价值。这本书的深度足以满足资深研究人员的需求，但其结构化的叙述方式又能确保有一定基础的学生能够有效吸收。它就像一座精心规划的知识迷宫，每条路径都通向不同的深度和广度，但最终都能导向核心的理解。

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这本书的行文风格，与其说是教科书，不如说更接近于一位经验丰富、学识渊博的导师在耳边细细讲解。语言流畅自然，虽然技术术语使用精准，但上下文的衔接过渡得非常巧妙，使得阅读过程充满了发现的乐趣。我特别留意到其中关于能量密度提升策略的章节，作者对不同架构设计（如无负极设计、高镍正极兼容性等）的优劣势进行了非常细致的剖析，并且对未来可能的技术瓶颈进行了前瞻性预测。这些预测基于扎实的理论基础和对当前产业化难点的深刻理解，显得掷地有声，而非空泛的展望。此外，本书对计算化学模拟方法的应用描述也非常到位，它展示了如何利用第一性原理计算来指导实验设计，这对于正在跨学科合作的研究生们来说，是极具启发性的宝贵经验。读完这部分，我感觉自己对电池设计有了从宏观到微观的完整认知框架。

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这本书的装帧设计非常考究，封面采用了一种略带哑光质感的深绿色调，与书名中的“绿色”相呼应，给人一种沉稳又不失活力的感觉。纸张的质感也相当不错，阅读时不会有廉价的油墨味，长时间翻阅眼睛也不会感到疲劳。初读之下，目录的编排就展现出作者深厚的学术功底和清晰的逻辑脉络。它似乎并非简单地堆砌技术名词，而是试图构建一个从基础理论到前沿应用的全景图。尤其让我感兴趣的是其中关于材料界面行为分析的部分，文字叙述严谨，图示清晰，对于理解电池性能衰减的根本原因非常有帮助。虽然我对某些高阶的电化学模型还不够熟悉，但作者在引言中对该领域历史沿革的梳理，为我快速进入主题提供了极佳的导航。整体来说，这本书的物理呈现和初步的内容组织，都传递出一种专业且值得信赖的信号，让人很期待深入研读后续章节。我个人特别欣赏它在理论深度和可读性之间取得的微妙平衡，这在专业书籍中是相当难得的品质。

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这本书所展现出的学术视野令人印象深刻，它远超出了传统电池化学的范畴。我惊喜地发现，书中对电池的“全生命周期”考量非常重视，不仅关注能量转化效率，还深入探讨了资源的循环利用和环境影响评估（LCA）。这一点在当前强调可持续发展的时代背景下尤为重要。作者在介绍新型无钴或富锂锰基正极材料时，将它们的电化学性能与供应链风险、矿产资源分布的全球政治经济因素联系起来分析，这种跨学科的视野极大地拓宽了我的思考维度。这本书的参考引用部分也做得极其出色，几乎涵盖了过去十年间所有关键的、高影响力的研究成果，索引的全面性几乎可以作为该领域的一份高质量的文献检索工具。总而言之，这本书不仅是一份技术指南，更像是一份关于未来能源存储技术发展路线图的深度解读，它提供的知识广度和深度，无疑使其成为该领域不可多得的参考力作。

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深入阅读后，我发现作者在阐述复杂概念时，展现出一种罕见的耐心和洞察力。比如，在讨论新型电解质体系的稳定性时，他并没有直接抛出复杂的公式，而是先用生动的比喻解释了离子迁移的微观机制，这极大地降低了初学者的理解门槛。我印象最深的是其中关于固态电解质界面（SEI）形成机理的详细论述，作者引用了多组对比实验数据，系统性地分析了不同添加剂对SEI膜形貌和化学组分的影响，这些数据图表制作精良，信息密度极高，绝非一般的综述文献可以比拟。更令人赞叹的是，作者对于不同研究团队的观点进行了客观且深入的评述，指出了当前主流理论的局限性，并提出了自己独到的见解。这种批判性思维的体现，使得这本书不仅仅是一本知识的搬运工，更像是一份充满活力的学术对话录。对于那些希望在相关领域做出创新工作的研究人员来说，这本书无疑是提供新思路的催化剂。

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