本書介紹了能源存儲與轉(zhuǎn)換技術(shù)的主要類別、基礎(chǔ)理論和基本概念，系統(tǒng)闡述了電化學(xué)儲能器件的種類、構(gòu)造、工作原理、技術(shù)優(yōu)勢以及存在的問題，結(jié)合該領(lǐng)域的新發(fā)展以及實踐教學(xué)積累，重點介紹了電池體系關(guān)鍵材料的結(jié)構(gòu)、組分、性能、優(yōu)化和發(fā)展。
可再生能源資源豐富、無污染、具有多途徑利用和可持續(xù)性等優(yōu)勢，近年來其需求增長已成為能源總增量的重要組成。但是，可再生能源的利用往往受到時間、空間和氣候變化等因素的制約，存在間歇性、不穩(wěn)定性和分布不均勻性，電化學(xué)儲能器件的迅速發(fā)展將改變可再生清潔能源產(chǎn)生、獲取、利用的方式。本書介紹了電化學(xué)能量存儲和轉(zhuǎn)換過程涉及的熱力學(xué)、動力學(xué)以及晶體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論知識。緊密結(jié)合能源存儲與轉(zhuǎn)換技術(shù)及其材料的最新發(fā)展，詳細介紹了包括鉛酸電池、鉛碳電池、鎳氫電池、鋰硫電池、鋰氧氣／空氣電池、鈉電池、液流電池、燃料電池、鋰離子電池等電化學(xué)儲能器件的構(gòu)造、工作原理、技術(shù)優(yōu)勢和存在的問題。同時，本書系統(tǒng)介紹了鋰離子電池體系正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解質(zhì)等關(guān)鍵材料的結(jié)構(gòu)、組分、性能、優(yōu)化和發(fā)展。本書力求為學(xué)生和技術(shù)人員提供電化學(xué)存儲技術(shù)、器件和關(guān)鍵材料的應(yīng)用基礎(chǔ)知識，適合初涉該領(lǐng)域的學(xué)生和技術(shù)人員建立知識體系框架和系統(tǒng)學(xué)習(xí)。
本書能夠出版得益于北京科技大學(xué)新能源材料研究室的各位前輩、老師和同事們在教學(xué)和科研一線的長期工作積累。科研實踐的推進和創(chuàng)新為我們實施研究型教學(xué)奠定了堅實的基礎(chǔ)。感謝科技部、教育部、國家自然科學(xué)基金委、北京市科委對相關(guān)科研工作的資助，感謝電池領(lǐng)域的前輩、校友和朋友們在教學(xué)和科研中所給予的提攜、關(guān)懷、指點和幫助。感謝北京科技大學(xué)對本教材出版的大力支持和資金資助。在教材編寫過程中，連理舒怡、馬磊磊、程嬌揚等同學(xué)承擔(dān)了大量的工作，收集和整理文獻、規(guī)范圖表和修改文字等，在此一并表示感謝。
盡管我們力求給讀者呈現(xiàn)電化學(xué)能源存儲和轉(zhuǎn)換技術(shù)的基本概貌以及新體系和新材料的發(fā)展趨勢，但由于學(xué)識有限、內(nèi)容設(shè)置限制，以及近年來相關(guān)理論研究和新材料體系的迅速發(fā)展，書中難免有疏漏與不妥之處，還希望本書出版后得到相關(guān)專家與讀者的批評指正。
1 新能源時代
1．1 能源發(fā)展的驅(qū)動力
1．2 能源存儲的種類與作用
1．2．1 能源存儲的種類
1．2．2 能源存儲在可再生能源利用中的作用
1．3 機械儲能
1．4 熱電能量存儲
1．5 超導(dǎo)磁儲能
思考題與習(xí)題
參考文獻
2 電化學(xué)儲能基礎(chǔ)
2．1 嵌脫反應(yīng)
2．1．1 嵌脫反應(yīng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
2．1．2 嵌脫反應(yīng)熱力學(xué)
2．1．3 嵌脫反應(yīng)動力學(xué)
2．1．4 多電子嵌脫反應(yīng)
2．2 合金化反應(yīng)
2．3 轉(zhuǎn)換反應(yīng)
2．4 其他反應(yīng)機理
2．5 二次電池體系
2．5．1 發(fā)展
2．5．2 電池的分類和基本組成
2．5．3 電池?zé)崃W(xué)基礎(chǔ)
2．5．4 容量
2．5．5 電壓
2．5．6 能量與功率
2．5．7 效率與壽命
思考題與習(xí)題
參考文獻
3 電池儲能技術(shù)
3．1 電池儲能技術(shù)應(yīng)用前景
3．2 鉛酸電池
3．2．1 基本構(gòu)成和工作原理
3．2．2 鉛酸電池的失效機理
3．2．3 鉛碳電池
3．3 鎳氫電池
3．3．1 工作原理
3．3．2 負(fù)極材料——儲氫合金
3．3．3 正極材料——氫氧化鎳
3．4 鋰硫電池
3．4．1 工作原理及其存在的問題
3．4．2 正極材料
3．4．3 鋰硫電池電解質(zhì)
3．5 鋰空氣/氧氣電池
3．5．1 鋰空氣/氧氣電池的發(fā)展和種類
3．5．2 非水電解液鋰空氣電池
3．5．3 非水電解液鋰空氣電池的電解質(zhì)
3．6 鈉電池
3．6．1 高溫鈉電池
3．6．2 室溫鈉硫電池
3．7 液流電池
3．7．1 全釩液流電池
3．7．2 全釩液流電池的關(guān)鍵材料
思考題與習(xí)題
參考文獻
4 燃料電池
4．1 燃料電池體系
4．1．1 燃料電池的構(gòu)造與種類
4．1．2 燃料電池工作原理
4．2 熔融碳酸鹽型燃料電池
4．2．1 電化學(xué)過程及特點
4．2．2 熔融碳酸鹽燃料電池的關(guān)鍵材料
4．3 質(zhì)子交換膜型燃料電池
4．3．1 工作原理與特點
4．3．2 電催化劑
4．3．3 質(zhì)子交換膜
4．4 固體氧化物燃料電池
4．4．1 組成及工作原理
4．4．2 SOFC固體電解質(zhì)
4．4．3 陽極材料
4．4．4 陰極材料
思考題與習(xí)題
參考文獻
5 鋰離子電池
5．1 鋰離子電池的構(gòu)造
5．2 嵌脫反應(yīng)的材料基礎(chǔ)
5．3 扣式鋰離子電池的組裝
5．4 軟包鋰離子電池與鋁塑膜
思考題與習(xí)題
參考文獻
6 鋰離子電池的正極材料
6．1 LiMO2經(jīng)典體系
6．1．1 LiCoO2
6．1．2 高電壓LiCoO2
6．1．3 Li（NiCoMn）O2三元體系
6．1．4 高鎳三元正極材料的性能優(yōu)化
6．1．5 Li（NiCoAl）O2高容量體系
6．2 Li1+x（NiMnCo）1-xO2富鋰高容量體系
6．2．1 高容量獲取機理
6．2．2 隨循環(huán)電壓下降問題
6．2．3 表面/界面的特殊性
6．3 LiMn2O4
6．3．1 John-Teller效應(yīng)
6．3．2 LiMn2O4的電化學(xué)性能
6．3．3 高電壓LiNi0．5 Mn1．5 O2體系
6．4 LiFePO4
6．4．1 LiFePO4橄欖石結(jié)構(gòu)
6．4．2 LiMPO4F
6．5 VxO2x+1釩氧化物
思考題與習(xí)題
參考文獻
7 鋰離子電池的負(fù)極材料
7．1 碳基負(fù)極材料
7．1．1 石墨類碳材料
7．1．2 無定形碳材料
7．1．3 碳納米管
7．1．4 石墨烯
7．1．5 碳材料的優(yōu)化
7．2 鈦的氧化物
7．2．1 Li4Ti5O12負(fù)極材料
7．2．2 二氧化鈦負(fù)極材料
7．3 錫基負(fù)極材料
7．4 硅基負(fù)極材料
7．4．1 納米硅與SiOx
7．4．2 硅薄膜
7．5 轉(zhuǎn)換反應(yīng)型負(fù)極材料M3O4
思考題與習(xí)題
參考文獻
8 鋰離子電池隔膜
8．1 聚烯烴隔膜
8．2 鋰離子電池隔膜的主要性能指標(biāo)
8．2．1 厚度、孔徑和孔隙率
8．2．2 潤濕性和吸液率
8．2．3 機械強度
8．2．4 熱性能
8．2．5 化學(xué)穩(wěn)定性
8．3 鋰離子電池隔膜的預(yù)處理方法
思考題與習(xí)題
參考文獻
9 電解質(zhì)體系
9．1 電解質(zhì)種類
9．2 液態(tài)電解質(zhì)
9．2．1 電解質(zhì)鹽
9．2．2 電解液體系的有機溶劑
9．2．3 電解液安全問題
9．3 凝膠聚合物電解質(zhì)
9．3．1 凝膠聚合物電解質(zhì)種類
9．3．2 凝膠聚合物電解質(zhì)制備方法
9．3．3 凝膠聚合物電解質(zhì)改性
9．4 固態(tài)聚合物電解質(zhì)
9．4．1 液態(tài)電解質(zhì)存在的主要問題
9．4．2 固態(tài)聚合物電解質(zhì)種類
9．4．3 聚合物-鋰鹽絡(luò)合體系
9．4．4 聚氧乙烯PE0基電解質(zhì)
9．4．5 離子橡膠
9．4．6 單離子導(dǎo)體體系
9．5 無機固態(tài)電解質(zhì)
9．5．1 固體中原子/離子擴散過程的基本原理
9．5．2 無機晶態(tài)固體電解質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)
9．5．3 摻雜對離子電導(dǎo)率的影響
思考題與習(xí)題
參考文獻
書單推薦
