堿金屬電池關鍵材料基礎與應用

第1章緒論/001

第2章堿金屬電池概述和工作原理/005
2.1堿金屬電池的分類007
2.2堿金屬電池的原理008
2.2.1堿金屬離子電池008
2.2.2堿金屬硫電池009
2.2.3堿金屬空氣電池011
2.2.4堿金屬負極012
參考文獻013

第3章電池材料的制備方法/014
3.1固相制備法014
3.1.1機械化學法014
3.1.2高溫固相反應法016
3.1.3中溫固相反應法016
3.1.4低溫固相反應法016
3.1.5碳熱還原法017
3.1.6熔融浸漬法018
3.1.7固相配位反應法018
3.1.8固相燃燒合成法018
3.1.9小結019
3.2液相制備法020
3.2.1水熱法020
3.2.2溶劑熱法021
3.2.3離子熱法022
3.2.4微波合成法023
3.2.5靜電紡絲法023
3.2.6模板法025
3.2.7溶膠-凝膠法026
3.2.8聚合物前驅體法027
3.2.9共沉淀法028
3.2.10噴霧干燥法028
3.2.11微乳液法029
3.2.12溶液燃燒合成法031
3.2.13超臨界流體法032
3.2.14小結033
3.3氣相制備法034
3.3.1化學氣相沉積034
3.3.2物理氣相沉積036
3.3.3小結0373.4其他合成方法037
3.4.1超聲化學法037
3.4.2流變相反應法038
3.4.3冷凍干燥法038
3.4.4瞬間高溫焦耳熱技術039
3.5小結040
參考文獻041

第4章電池材料的表征/044
4.1電化學表征方法044
4.1.1充放電測試044
4.1.2循環(huán)伏安法045
4.1.3電化學阻抗技術047
4.1.4恒電流間歇滴定技術和恒電位間歇滴定技術048
4.1.5控制電流技術048
4.2材料表征方法050
4.2.1晶體場理論050
4.2.2晶體結構050
4.2.3典型鋰離子電池材料結構051
4.2.4X射線衍射技術053
4.2.5X射線光電子能譜分析技術053
4.2.6熱重分析測試技術055
4.2.7光學顯微鏡技術056
4.2.8掃描電子顯微鏡技術057
4.2.9透射電子顯微鏡技術058
4.2.10紅外光譜分析技術060
4.2.11拉曼光譜分析技術060
4.2.12掃描探針技術061
4.2.13原子力顯微鏡063
4.2.14質譜分析063
4.2.15電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析064
4.2.16元素分析技術065
4.2.17核磁共振分析技術066
4.2.18氣體吸附法066
4.2.19聯(lián)用表征技術068
4.2.20電化學原位表征技術069
參考文獻074

第5章鋰離子電池/076
5.1鋰離子電池概論076
5.2正極材料077
5.2.1鈷鋰氧化物077
5.2.2鎳鋰氧化物078
5.2.3錳鋰氧化物080
5.2.4釩鋰氧化物081
5.2.55V正極材料082
5.2.6聚陰離子正極材料082
5.2.7其他正極材料083
5.3負極材料084
5.3.1碳材料084
5.3.2插入型088
5.3.3轉化型089
5.3.4合金型090
5.3.5其他負極材料094
5.4隔膜097
5.5電解液099
5.6展望101
參考文獻103

第6章鈉離子電池/105
6.1引言1056.2正極材料107
6.2.1聚陰離子材料108
6.2.2層狀氧化物材料NaxMO2110
6.2.3隧道型氧化物材料Na0.44MnO2111
6.2.4氟化磷酸鹽和焦磷酸鹽正極材料112
6.2.5其他正極材料113
6.3負極材料114
6.3.1嵌入類材料114
6.3.2合金類材料116
6.3.3轉化類材料117
6.4隔膜118
6.5展望120
參考文獻121

第7章堿金屬硫電池/122
7.1引言122
7.2鋰硫電池124
7.2.1鋰硫電池中的電化學反應124
7.2.2鋰硫電池的技術挑戰(zhàn)125
7.2.3正極126
7.2.4電解質128
7.2.5鋰金屬負極128
7.3鈉硫電池129
7.3.1鈉硫電池原理130
7.3.2室溫鈉硫電池的挑戰(zhàn)與措施131
7.3.3正極132
7.3.4電解質134
7.3.5負極、隔膜、集流體135
7.4鉀硫電池136
7.4.1正極137
7.4.2電解質138
7.4.3鉀金屬負極138
7.5小結138
參考文獻139

第8章金屬空氣電池 /141
8.1引言141
8.2鋰空氣電池142
8.2.1概述142
8.2.2鋰空氣電池的工作原理143
8.2.3組成144
8.2.4分類145
8.2.5鋰空氣電池的優(yōu)點145
8.2.6應用與發(fā)展前景146
8.3鈉空氣電池147
8.3.1概述147
8.3.2鈉空氣電池的工作原理147
8.3.3鈉空氣電池的優(yōu)點147
8.3.4應用與發(fā)展前景148
8.4鉀空氣電池149
8.4.1概述149
8.4.2鉀空氣電池的工作原理149
8.4.3鉀空氣電池的優(yōu)點150
8.4.4應用與發(fā)展前景151
8.5鋅空氣電池152
8.5.1概述152
8.5.2鋅空氣電池的工作原理152
8.5.3分類153
8.5.4鋅空氣電池的優(yōu)點154
8.5.5影響鋅空氣電池使用壽命的因素154
8.5.6應用與發(fā)展前景155
8.6小結156
參考文獻157

第9章堿金屬負極/158
9.1鋰金屬負極159
9.1.1鋰枝晶問題159
9.1.2鋰枝晶的形成機理161
9.1.3成核后枝晶生長速率的影響因素162
9.1.4枝晶生長的外部影響因素163
9.1.5抑制鋰枝晶的策略164
9.1.6鋰金屬負極在全電池中的應用168
9.2鈉金屬負極170
9.2.1鈉金屬負極的挑戰(zhàn)170
9.2.2抑制鈉枝晶的策略172
9.2.3鈉金屬負極在全電池中的應用174
9.3鉀金屬負極175
9.3.1鉀金屬負極面臨的問題176
9.3.2鉀金屬負極在全電池中的應用176
9.4小結177
參考文獻177

第10章其他新型二次電池/182
10.1鉀離子電池182
10.1.1概述182
10.1.2正極材料182
10.1.3負極材料187
10.1.4小結188
10.2鎂離子電池188
10.2.1概述188
10.2.2正極材料188
10.2.3負極材料192
10.2.4小結192
10.3鋁離子電池192
10.3.1概述192
10.3.2非水系鋁離子電池193
10.3.3水系鋁離子電池194
10.3.4小結195
10.4鋅離子電池195
10.4.1概述195
10.4.2水系鋅離子電池典型正極材料195
10.4.3非水系鋅離子電池196
10.4.4固態(tài)鋅離子電池197
10.4.5小結197
10.5鈣離子電池197
10.5.1概述197
10.5.2研究現(xiàn)狀197
10.5.3小結199
參考文獻199