Electrochemical Impedance Spectroscopy pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Orazem, Mark E./ Tribollet, Bernard

出品人:

页数:560

译者:

出版时间:2008-9-9

价格:846.00元

装帧:HRD

isbn号码:9780470041406

丛书系列:

图书标签:

电化学阻抗谱
EIS
电化学
阻抗
腐蚀
电池
材料科学
传感器
电极过程
表面分析

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具体描述

This book provides the background and training suitable for application of impedance spectroscopy to varied applications, such as corrosion, biomedical devices, semiconductors and solid-state devices, sensors, batteries, fuel cells, electrochemical capacitors, dielectric measurements, coatings, electrochromic materials, analytical chemistry, and imaging. The emphasis is on generally applicable fundamentals rather than on detailed treatment of applications. With numerous illustrative examples showing how these principles are applied to common impedance problems, Electrochemical Impedance Spectroscopy is ideal either for course study or for independent self-study, covering:

Essential background, including complex variables, differential equations, statistics, electrical circuits, electrochemistry, and instrumentation

Experimental techniques, including methods used to measure impedance and other transfer functions

Process models, demonstrating how deterministic models of impedance response can be developed from physical and kinetic descriptions

Interpretation strategies, describing methods of interpretating of impedance data, ranging from graphical methods to complex nonlinear regression

Error structure, providing a conceptual understanding of stochastic, bias, and fitting errors in frequency-domain measurements

An overview that provides a philosophy for electrochemical impedance spectroscopy that integrates experimental observation, model development, and error analysis

This is an excellent textbook for graduate students in electrochemistry, materials science, and chemical engineering. It's also a great self-study guide and reference for scientists and engineers who work with electrochemistry, corrosion, and electrochemical technology, including those in the biomedical field, and for users and vendors of impedance-measuring instrumentation.

电池与储能系统：从基础原理到前沿应用书籍简介本书旨在全面、深入地探讨电池和储能系统的核心科学、工程技术及其在当代能源格局中的关键作用。我们聚焦于化学电源的电化学基础、关键材料的创新、系统集成与管理技术，以及未来储能领域的突破性发展，旨在为能源科学研究人员、电池工程师、材料科学家以及相关领域决策者提供一本内容翔实、兼具理论深度与工程实践价值的参考手册。第一部分：电化学能源转换的基础理论本部分为理解现代电池系统奠定坚实的理论基石。我们将从热力学和动力学的基本原理出发，详细阐述电化学反应的本质驱动力与速率控制因素。电化学基础热力学：深入分析电池的吉布斯自由能、平衡电位以及在不同温度和压力下的性能预测模型。讨论阿伦尼乌斯方程在电化学反应速率分析中的应用，强调法拉第定律在电荷转移过程中的精确描述。电荷转移动力学：侧重于界面反应的动力学过程。详细解析过电位（Overpotential）的来源，包括活化控制、欧姆损耗和浓差极化的机理。引入Butler-Volmer方程，并探讨其在不同电化学体系中的简化形式（如Tafel方程），用于准确评估电池的倍率性能。电解质与离子传输：探讨电解质的物理化学性质，包括离子电导率、迁移数和电化学窗口。对比有机电解质、水系电解质以及固态电解质在离子传输机制上的差异，特别关注非阿基米德（Non-Arrhenius）行为的微观解释。第二部分：高性能电极材料的创新与设计电池性能的提升高度依赖于电极材料的结构、化学组分和界面特性。本部分将详细剖析当前主流和新兴电极材料的设计策略。正极材料的结构演化：深入研究层状氧化物（如NMC, NCA）、尖晶石结构（如LMO）和聚阴离子化合物（如LFP）的晶体结构稳定性、锂离子扩散路径以及高电压工作下的结构退化机制。重点讨论通过表面包覆和掺杂技术提高热稳定性和循环寿命的工程方法。负极材料的性能瓶颈与突破：详细分析石墨材料的缺陷、SEI膜的形成及其对循环性能的影响。对于硅基、锡基等高比容量负极材料，重点剖析其巨大的体积膨胀问题，并介绍纳米结构设计、复合材料构建（如碳基体约束）和新型粘结剂的开发，以实现长久稳定的电化学循环。全固态电池（ASSBs）的界面挑战：针对下一代固态电池，深入探讨固-固界面的接触电阻、界面副反应以及界面相的形成。对比无机固体电解质（如LLZO、硫化物）和聚合物固体电解质的特性，并提出改善界面相容性的策略。第三部分：电池系统工程与热管理从实验室单体到实际应用系统，电池的管理和安全是实现商业化的关键。本部分侧重于系统层级的工程技术。电池管理系统（BMS）的算法与实现：详细介绍电池状态估计的核心算法，包括状态量（SOC, SOH, SOX）的精确计算方法。对比基于欧姆定律的开路电压（OCV）模型、基于电荷平衡的安培小时计（Coulomb Counting）以及基于等效电路模型（ECM）和电化学模型（EM）的先进状态估计技术。讨论如何利用卡尔曼滤波和粒子滤波等先进数学工具提高估计精度。热失控机理与主动热管理：全面解析电池热失控的链式反应机理，包括放热起始温度、绝热温升速率以及产气行为。详细设计和评估各种热管理策略，包括强制对流冷却、相变材料（PCM）应用，以及针对热失控的被动安全保护设计（如热隔离和排气系统）。模块化设计与电芯选型：探讨如何根据不同的能量密度和功率需求，优化电池包的串并联布局。讨论如何通过先进的制造工艺（如激光焊接、自动化组装）来保证电池包的结构完整性和一致性，并分析不同封装形式（圆柱、棱柱、软包）对系统热性能的影响。第四部分：前沿储能技术与可持续发展本部分着眼于超越传统锂离子电池的未来储能技术，以及循环经济在储能领域的重要性。新型非锂储能系统：全面介绍钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池以及锌基电池的电化学特性、优势与挑战。重点分析这些体系在材料兼容性、循环寿命和成本控制方面的工程难题。液流电池与大规模电网储能：深入探讨氧化还原液流电池（RFBs）的运行原理，对比钒电解液体系与新型有机电解液体系的能量密度和充放电效率。分析液流电池在电网调频和可再生能源并网中的应用潜力。电池的回收与梯次利用：阐述锂离子电池生命周期结束后的环境影响和经济价值。详细介绍湿法冶金、火法冶金以及直接回收等不同回收工艺的技术流程、效率和环境足迹。讨论如何通过SOH评估，安全有效地将退役动力电池用于储能领域的梯次利用。本书内容丰富，逻辑严谨，力求将最新的科研成果与成熟的工程实践紧密结合，为读者提供一个全面理解和掌握电池与储能系统技术进步的坚实平台。