锂离子电池原理与关键技术

锂离子电池原理与关键技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:7-122
作者:黄可龙
出品人:
页数:362
译者:
出版时间:2008-2
价格:49.00元
装帧:
isbn号码:9787122016720
丛书系列:
图书标签:
  • 学习
  • 参考书
  • 锂离子电池
  • 电池原理
  • 电化学
  • 材料科学
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具体描述

《化学电源技术丛书•锂离子电池原理与关键技术》是《化学电源技术丛书》的一个分册。书中介绍了锂元素的物理化学性质;锂离子电池的基本概念与组装技术;正极材料的微观组成与电化学性能;负极材料、电解液、电极材料的研究方法以及锂离子电池的应用与展望。《化学电源技术丛书·锂离子电池原理与关键技术》汇集了国内外研究者的最新科技成果与相关技术,体现了锂离子电池当今发展和研究的趋势,是化学、物理、材料等学科的基础理论研究与应用技术的前沿集成反映。

《化学电源技术丛书·锂离子电池原理与关键技术》适合于高等学校、科研院所、相关企业从事化学电源研发的科研人员、管理工作者和生产技术人员等,同时可作为相关专业的师生学习参考用书。

现代功能材料的突破与前沿应用 导论:材料科学的新篇章 在全球科技飞速发展的今天,新材料的研发与应用已成为推动社会进步的核心驱动力。本书旨在深入探讨一类具有革命性意义的先进功能材料——高能密度储能材料及其在现代工业中的前沿应用。我们聚焦于材料的微观结构、宏观性能以及如何通过精确的化学合成与物理调控来实现材料性能的优化。 本书并非聚焦于特定的电池化学体系,而是从更宏观、更基础的材料科学原理出发,系统阐述如何设计、制备和表征具有特定电化学或光电性能的固体材料。我们强调的是材料本身的内在属性——晶体结构、缺陷工程、界面行为以及在复杂工作环境下的稳定性。 第一部分:固态与界面材料的调控 本部分将深入剖析功能固态电解质和高比表面积催化剂载体的设计哲学。 第一章:先进无机骨架材料的设计 我们首先探讨陶瓷基复合材料的构建策略。传统的材料制备往往依赖于高温烧结,但这常常导致颗粒粗大、界面接触不良等问题。本书介绍的重点是低温溶液法合成高纯度、形貌可控的氧化物和硫化物骨架。 具体内容包括: 1. 晶格缺陷的精确调控:如何通过引入非化学计量或掺杂策略来激活材料的本征导电性或催化活性中心。例如,在特定金属氧化物中,氧空位(Oxygen Vacancies)的浓度如何直接影响其电子传输能力和氧还原/析氧反应的动力学。 2. 纳米结构构建技术:详细阐述模板法、自组装技术和原子层沉积(ALD)在构建具有超高比表面积和均一孔道结构的材料中的应用。我们着重分析这些结构如何影响离子的传输路径和反应界面的有效性。 3. 界面工程学基础:材料之间的物理接触与化学相互作用是决定整体器件性能的关键。本章将引入接触电阻模型,并探讨如何利用中间缓冲层(Interfacial Buffer Layers)来钝化活性材料表面的不必要反应,同时促进电荷或离子的有效传输。 第二章:高熵合金与多功能复合体的制备 现代功能材料往往不再是单一相的产物,而是多相复合体以实现协同效应。本章关注高熵材料的制备及其在极端环境下的应用潜力。 内容提要: 1. 多组元系统中的相稳定区:分析在包含五种或更多元素体系中,如何利用热力学计算(如CALPHAD方法)来预测和稳定具有特殊晶体结构的相。 2. 机械合金化与原位反应:探讨如何通过高能球磨结合后续的热处理,实现不同材料(如硬质金属与柔性聚合物)的纳米级混合,从而获得兼具高强度和高韧性的复合结构。 3. 光热转换材料:针对特定波段的光吸收材料(如量子点或等离子体纳米粒子),研究如何将其均匀分散到导热基体中,以实现高效的光热效应,应用于温控或能源收集。 第二部分:先进器件的原型与性能测试 本部分将理论基础应用于实际的能量转换与存储原型器件的构建和表征。 第三章:能量存储器件的非传统架构 我们不再局限于传统的平面结构,而是探讨如何利用三维(3D)结构来克服传统器件的局限性,特别是针对高倍率充放电需求。 重点研究方向: 1. 3D集流体与骨架:介绍如何构建由多孔碳泡沫或金属有机框架(MOFs)衍生材料构成的三维电化学工作站。这种结构极大地缩短了离子在电解质中的传输距离,提高了器件的功率密度。 2. 柔性与可穿戴电子器件的材料挑战:分析在材料遭受机械形变(弯曲、拉伸)时,其电化学活性和机械弹性之间的权衡。我们讨论了如何利用弹性聚合物基体来“包裹”或“嵌入”刚性活性材料,以维持长期的循环稳定性。 3. 固态器件的接触压力优化:在全固态系统中,离子传输高度依赖于颗粒间的机械接触。本章将定量分析外部加载压力对界面电导率的影响,并介绍通过引入高粘弹性助剂来优化界面接触的方法。 第四章:器件性能的表征与失稳机理分析 对新材料进行准确、深入的表征是验证其优越性的基础。本书强调使用组合表征技术来揭示动态过程。 核心表征技术与分析: 1. 原位/非原位同步辐射技术:利用X射线吸收谱(XAS)和粉末衍射(XRD)来追踪材料在真实工作条件下(例如,高温或高电位)的晶相转变和价态变化。重点分析活性材料在多次循环后表面形成的钝化层的化学组成。 2. 电化学阻抗谱(EIS)的精细解析:不仅仅是提取电阻值,而是利用等效电路建模来精确分离表面反应阻抗、体相扩散阻抗和界面传输阻抗。我们提供了一套系统化的EIS数据解析流程,用于诊断器件性能下降的根本原因。 3. 失效模式分析(Failure Analysis):系统分类探讨了材料在热失控、体积膨胀和腐蚀等机制下的宏观与微观表现。研究如何通过材料设计来提高材料的热稳定性阈值和化学兼容性。 结论:迈向可持续的能源材料未来 本书通过对材料的微观设计、宏观制备及器件集成的全面阐述,为功能材料的研究者提供了一个跨学科的视角。未来的材料科学将更加依赖于计算模拟与实验验证的紧密结合,以实现对复杂多组元系统的精确预测和高效开发,最终推动能源、催化和传感等领域的根本性突破。

作者简介

目录信息

第1章 锂元素的物理、化学性质 参考文献第2章 锂离子电池的基本概念与组装技术 2.1 锂离子电池的工作原理和特点 2.1.1 工作原理 2.1.2 锂离子电池的主要特点 2.2 锂离子电池的电化学性能 2.2.1 锂离子电池的电动势 2.2.2 电池开路电压 2.3 锂离子电池的类型 2.4 锂离子电池的设计 2.4.1 电池设计的一般程序 2.4.2 电池设计的要求 2.4.3 电池性能设计 2.4.4 AA型锂离子电池的结构设计 2.4.5 电池保护电路设计 2.4.6 锂离子电池监控器 2.4.7 锂离子电池体系热变化与控制 2.5 锂离子电池的基本组成及关键材料 2.5.1 电极材料 2.5.2 电池组装工艺与技术 参考文献第3章 正极材料 3.1 正极材料的微观结构 3.1.1 LiCoO2材料 3.1.2 LiNiO2材料 3.1.3 LiMn2O4材料 3.1.4 磷酸体系化合物 3.2 正极材料的分类及电化学性能 3.2.1 层状锂钴氧化物 3.2.2 层状锂镍氧化物 3.2.3 尖晶石型氧化物 3.2.4 复合层状氧化物 3.2.5 其他层状氧化物 3.2.6 层状二硫族化物正极材料 3.2.7 三硫族化物及相关材料 3.2.8 磷酸盐体系 3.2.9 有机导电聚合物材料 3.3 正极材料的制备方法 3.3.1 溶剂热法合成 3.3.2 高温反应法 3.3.3 溶胶-凝胶法 3.3.4 低温固相反应法 3.3.5 电化学合成法 3.3.6 机械化学活化法 参考文献第4章 负极材料 4.1 负极材料的发展 4.1.1 金属锂及其合金 4.1.2 碳材料 4.1.3 氧化物负极材料 4.1.4 其他负极材料 4.1.5 复合负极材料 4.2 负极材料的特点及分类 4.2.1 负极材料的特点 4.2.2 负极材料的分类 4.3 晶体材料和非晶化合物 4.3.1 石墨类碳材料 4.3.2 无定形碳材料 4.3.3 碳材料性能的改进方法 4.3.4 锡基材料 4.3.5 硅基材料 4.3.6 合金材料 4.3.7 复合物材料 4.3.8 过渡金属氧化物 4.3.9 其他 4.4 纳米电极材料 4.4.1 碳纳米材料 4.4.2 纳米金属及纳米合金 4.4.3 纳米氧化物 4.5 其他类型材料 4.5.1 锂金属氮化物 4.5.2 锂钛复合氧化物Li4/3Ti5/3O4 4.6 膜电极材料 4.6.1 薄膜电极材料的制备方法 4.6.2 薄膜电极材料的分类 参考文献第5章 电解质 5.1 液体电解质 5.2 电解质锂盐 5.2.1 C中心原子的锂盐 5.2.2 N中心原子的锂盐 5.2.3 B中心原子的锂盐 5.2.4 A1中心原子的锂盐 5.2.5 离子液体/室温熔融盐电解质 5.2.6 电解质的热稳定性 5.2.7 电解质分解 5.2.8 固体电解质界面(SEI)膜 5.2.9 电解液对正、负电极集流体的表面腐蚀 5.2.10 电解液对正、负电极材料的表面腐蚀 5.2.11 功能添加剂 5.2.12 隔膜 5.3 无机固体电解质 5.3.1 固体电解质 5.3.2 LiX材料 5.3.3 Li3N及其同系物 5.3.4 含氧酸盐 5.3.5 薄膜固体电解质 5.4 聚合物电解质 5.4.1 纯固态聚合物电解质 5.4.2 凝胶型聚合物电解质 5.4.3 增塑剂在凝胶型聚合物中的作用 5.4.4 聚合物电解质 5.4.5 纳米陶瓷复合聚合物电解质 5.4.6 结晶性聚合物电解质中的离子传导 5.4.7 电化学与界面稳定性 参考文献第6章 电极材料研究方法 6.1 研究方法简介 6.1.1 X射线及其基本性质 6.1.2 红外光谱研究 6.1.3 拉曼(Raman)光谱研究 6.1.4 锂离子扩散 6.1.5 电化学阻抗技术 6.1.6 热力学函数与电池电动势 6.2 电极材料的微观结构研究 6.2.1 化学计量尖晶石Li1+δMn2-δO4(0≤δ≤0.33) 6.2.2 层状结构Li-Mn-O 6.3 离子分布式 6.3.1 LiCrxMn2-xO4-yAy离子分布式及容量计算 6.3.2 Mn304离子分布式与品格常数计算 6.4 动力学、热力学和相平衡研究 6.4.1 动力学 6.4.2 热力学 6.4.3 电极电位与电极反应 6.4.4 三元Li-M-O体系的热力学 6.4.5 Li-M-X-O四元系统的热力学 6.5 交流阻抗谱法在材料中的研究 6.5.1 负极材料的研究 6.5.2 正极材料的研究 6.6 锂离子嵌脱的交流阻抗模型 6.7 高温电化学研究方法 6.7.1 尖晶石LiMn2O4高温研究 6.7.2 改进方法 参考文献第7章 锂离子电池的应用与展望 7.1 电子产品方面的应用 7.2 交通工具方面的应用 7.2.1 电动自行车 7.2.2 电动汽车 7.3 在国防军事方面的应用 7.4 在航空航天方面的应用 7.4.1 在航空领域中的应用 7.4.2 在航天领域的应用 7.5 在储能方面的应用 7.6 在其他方面的应用 7.6.1 电动工具 7.6.2 矿产和石油开采 7.6.3 医学和微型机电系统 7.7 展望 参考文献
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读后感

评分

适合入门,对于工作原理,组成材料,以及工艺流程的熟悉有帮助,其中 对正负极材料及电解质的阐述比较多,有些篇幅适合有电化学基础的同学学习,工艺技术方面介绍较少,如果是做材料开发方面的,可以参考。整体上比市面上其他书籍综合全面些。

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适合入门,对于工作原理,组成材料,以及工艺流程的熟悉有帮助,其中 对正负极材料及电解质的阐述比较多,有些篇幅适合有电化学基础的同学学习,工艺技术方面介绍较少,如果是做材料开发方面的,可以参考。整体上比市面上其他书籍综合全面些。

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适合入门,对于工作原理,组成材料,以及工艺流程的熟悉有帮助,其中 对正负极材料及电解质的阐述比较多,有些篇幅适合有电化学基础的同学学习,工艺技术方面介绍较少,如果是做材料开发方面的,可以参考。整体上比市面上其他书籍综合全面些。

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适合入门,对于工作原理,组成材料,以及工艺流程的熟悉有帮助,其中 对正负极材料及电解质的阐述比较多,有些篇幅适合有电化学基础的同学学习,工艺技术方面介绍较少,如果是做材料开发方面的,可以参考。整体上比市面上其他书籍综合全面些。

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适合入门,对于工作原理,组成材料,以及工艺流程的熟悉有帮助,其中 对正负极材料及电解质的阐述比较多,有些篇幅适合有电化学基础的同学学习,工艺技术方面介绍较少,如果是做材料开发方面的,可以参考。整体上比市面上其他书籍综合全面些。

用户评价

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适合入门,对于工作原理,组成材料,以及工艺流程的熟悉有帮助,

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适合入门,对于工作原理,组成材料,以及工艺流程的熟悉有帮助,

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很基础,入门可看,大部分章节在介绍材料,可能存在过时问题,但是还是那句,入门可看。

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适合入门,对于工作原理,组成材料,以及工艺流程的熟悉有帮助,

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适合入门,对于工作原理,组成材料,以及工艺流程的熟悉有帮助,

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