碱金属电池关键材料基础与应用

在各种储能系统中,碱金属电池受到了越来越多的关注。本书从碱金属电池基本原理以及关键材料开发、设计和应用技术出发，内容涵盖碱金属电池概述和工作原理；电池材料的制备方法；电池材料的表征；锂离子电池；钠离子电池；碱金属硫电池；金属空气电池（锂空气电池、钠空气电池、钾空气电池、锌空气电池）；碱金属负极；其他新型二次电池（钾离子电池、镁离子电池、铝离子电池、锌离子电池、钙离子电池）等。全书反映了国内外的碱金属电池工艺研究及应用领域的更新成果，展现了新技术发展和研究趋势。 本书内容全面系统，实用性突出，既可作为电池相关企业以及高校和科研院所相关科研人员的参考书籍，也可作为新能源、新能源材料、材料与化工等专业在校师生的教材或教学参考书。

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第1章绪论/001 第2章碱金属电池概述和工作原理/005 2.1碱金属电池的分类007 2.2碱金属电池的原理008 2.2.1碱金属离子电池008 2.2.2碱金属硫电池009 2.2.3碱金属空气电池011 2.2.4碱金属负极012 参考文献013 第3章电池材料的制备方法/014 3.1固相制备法014 3.1.1机械化学法014 3.1.2高温固相反应法016 3.1.3中温固相反应法016 3.1.4低温固相反应法016 3.1.5碳热还原法017 3.1.6熔融浸渍法018 3.1.7固相配位反应法018 3.1.8固相燃烧合成法018 3.1.9小结019 3.2液相制备法020 3.2.1水热法020 3.2.2溶剂热法021 3.2.3离子热法022 3.2.4微波合成法023 3.2.5静电纺丝法023 3.2.6模板法025 3.2.7溶胶-凝胶法026 3.2.8聚合物前驱体法027 3.2.9共沉淀法028 3.2.10喷雾干燥法028 3.2.11微乳液法029 3.2.12溶液燃烧合成法031 3.2.13超临界流体法032 3.2.14小结033 3.3气相制备法034 3.3.1化学气相沉积034 3.3.2物理气相沉积036 3.3.3小结0373.4其他合成方法037 3.4.1超声化学法037 3.4.2流变相反应法038 3.4.3冷冻干燥法038 3.4.4瞬间高温焦耳热技术039 3.5小结040 参考文献041 第4章电池材料的表征/044 4.1电化学表征方法044 4.1.1充放电测试044 4.1.2循环伏安法045 4.1.3电化学阻抗技术047 4.1.4恒电流间歇滴定技术和恒电位间歇滴定技术048 4.1.5控制电流技术048 4.2材料表征方法050 4.2.1晶体场理论050 4.2.2晶体结构050 4.2.3典型锂离子电池材料结构051 4.2.4X射线衍射技术053 4.2.5X射线光电子能谱分析技术053 4.2.6热重分析测试技术055 4.2.7光学显微镜技术056 4.2.8扫描电子显微镜技术057 4.2.9透射电子显微镜技术058 4.2.10红外光谱分析技术060 4.2.11拉曼光谱分析技术060 4.2.12扫描探针技术061 4.2.13原子力显微镜063 4.2.14质谱分析063 4.2.15电感耦合等离子体发射光谱分析064 4.2.16元素分析技术065 4.2.17核磁共振分析技术066 4.2.18气体吸附法066 4.2.19联用表征技术068 4.2.20电化学原位表征技术069 参考文献074 第5章锂离子电池/076 5.1锂离子电池概论076 5.2正极材料077 5.2.1钴锂氧化物077 5.2.2镍锂氧化物078 5.2.3锰锂氧化物080 5.2.4钒锂氧化物081 5.2.55V正极材料082 5.2.6聚阴离子正极材料082 5.2.7其他正极材料083 5.3负极材料084 5.3.1碳材料084 5.3.2插入型088 5.3.3转化型089 5.3.4合金型090 5.3.5其他负极材料094 5.4隔膜097 5.5电解液099 5.6展望101 参考文献103 第6章钠离子电池/105 6.1引言1056.2正极材料107 6.2.1聚阴离子材料108 6.2.2层状氧化物材料NaxMO2110 6.2.3隧道型氧化物材料Na0.44MnO2111 6.2.4氟化磷酸盐和焦磷酸盐正极材料112 6.2.5其他正极材料113 6.3负极材料114 6.3.1嵌入类材料114 6.3.2合金类材料116 6.3.3转化类材料117 6.4隔膜118 6.5展望120 参考文献121 第7章碱金属硫电池/122 7.1引言122 7.2锂硫电池124 7.2.1锂硫电池中的电化学反应124 7.2.2锂硫电池的技术挑战125 7.2.3正极126 7.2.4电解质128 7.2.5锂金属负极128 7.3钠硫电池129 7.3.1钠硫电池原理130 7.3.2室温钠硫电池的挑战与措施131 7.3.3正极132 7.3.4电解质134 7.3.5负极、隔膜、集流体135 7.4钾硫电池136 7.4.1正极137 7.4.2电解质138 7.4.3钾金属负极138 7.5小结138 参考文献139 第8章金属空气电池 /141 8.1引言141 8.2锂空气电池142 8.2.1概述142 8.2.2锂空气电池的工作原理143 8.2.3组成144 8.2.4分类145 8.2.5锂空气电池的优点145 8.2.6应用与发展前景146 8.3钠空气电池147 8.3.1概述147 8.3.2钠空气电池的工作原理147 8.3.3钠空气电池的优点147 8.3.4应用与发展前景148 8.4钾空气电池149 8.4.1概述149 8.4.2钾空气电池的工作原理149 8.4.3钾空气电池的优点150 8.4.4应用与发展前景151 8.5锌空气电池152 8.5.1概述152 8.5.2锌空气电池的工作原理152 8.5.3分类153 8.5.4锌空气电池的优点154 8.5.5影响锌空气电池使用寿命的因素154 8.5.6应用与发展前景155 8.6小结156 参考文献157 第9章碱金属负极/158 9.1锂金属负极159 9.1.1锂枝晶问题159 9.1.2锂枝晶的形成机理161 9.1.3成核后枝晶生长速率的影响因素162 9.1.4枝晶生长的外部影响因素163 9.1.5抑制锂枝晶的策略164 9.1.6锂金属负极在全电池中的应用168 9.2钠金属负极170 9.2.1钠金属负极的挑战170 9.2.2抑制钠枝晶的策略172 9.2.3钠金属负极在全电池中的应用174 9.3钾金属负极175 9.3.1钾金属负极面临的问题176 9.3.2钾金属负极在全电池中的应用176 9.4小结177 参考文献177 第10章其他新型二次电池/182 10.1钾离子电池182 10.1.1概述182 10.1.2正极材料182 10.1.3负极材料187 10.1.4小结188 10.2镁离子电池188 10.2.1概述188 10.2.2正极材料188 10.2.3负极材料192 10.2.4小结192 10.3铝离子电池192 10.3.1概述192 10.3.2非水系铝离子电池193 10.3.3水系铝离子电池194 10.3.4小结195 10.4锌离子电池195 10.4.1概述195 10.4.2水系锌离子电池典型正极材料195 10.4.3非水系锌离子电池196 10.4.4固态锌离子电池197 10.4.5小结197 10.5钙离子电池197 10.5.1概述197 10.5.2研究现状197 10.5.3小结199 参考文献199