新能源材料與器件概論

第1章 緒論 　 1
1.1 能源  1
1.2 能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換技術(shù)  5
1.3 新能源材料  7
第2章 電化學(xué)儲(chǔ)能基礎(chǔ) 　 9
2.1 電化學(xué)儲(chǔ)能概述  10
2.1.1 電化學(xué)簡(jiǎn)介  10
2.1.2 電化學(xué)儲(chǔ)能的發(fā)展史  10
2.2 電化學(xué)儲(chǔ)能原理  11
2.2.1 電極電位的建立  12
2.2.2 法拉第過(guò)程與非法拉第過(guò)程  15
2.2.3 電化學(xué)儲(chǔ)能的分類  17
2.3 電化學(xué)儲(chǔ)能的應(yīng)用  17
第3章　鋰離子電池 　 19
3.1 鋰離子電池基礎(chǔ)  19
3.1.1 鋰離子電池的發(fā)展歷程  19
3.1.2 鋰離子電池的工作原理  22
3.1.3 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)及分類  23
3.1.4 鋰離子電池原材料及制造  25
3.2 鋰離子電池正極材料  27
3.2.1 正極材料簡(jiǎn)介  27
3.2.2 鈷酸鋰  30
3.2.3 LiMn2O4 正極材料  34
3.2.4 LiFePO4 正極材料  35
3.2.5 三元正極材料  37
3.3 鋰離子電池負(fù)極材料  41
3.3.1 負(fù)極材料簡(jiǎn)介  41
3.3.2 石墨材料  43
3.3.3 無(wú)定形碳  46
3.3.4 鈦氧化物材料  48
3.3.5 硅基負(fù)極材料  49
3.4 鋰離子電池電解液  51
3.4.1 有機(jī)電解液的性能要求  52
3.4.2 鋰鹽  53
3.4.3 有機(jī)溶劑  55
3.4.4 電解液的反應(yīng)  57
3.4.5 電解液添加劑  59
3.5 其他材料  62
3.5.1 隔膜  62
3.5.2 導(dǎo)電劑  66
3.5.3 黏結(jié)劑  70
3.5.4 殼體、集流體和極耳  70
第4章 電化學(xué)電容器 　 72
4.1 概述  72
4.1.1 電化學(xué)電容器的發(fā)展史  72
4.1.2 電化學(xué)電容器的分類  73
4.1.3 電化學(xué)電容器的特點(diǎn)及應(yīng)用  75
4.2 電化學(xué)雙電層電容器  77
4.2.1 電化學(xué)雙電層理論  77
4.2.2 碳材料雙電層儲(chǔ)能電化學(xué)  79
4.2.3 雙電層電容器用碳材料  82
4.2.4 雙電層電容器用電解液  86
4.2.5 其他關(guān)鍵材料  90
4.2.6 雙電層電容器制備工藝  93
4.3 法拉第贗電容器  96
4.3.1 贗電容反應(yīng)原理  96
4.3.2 贗電容材料  98
4.3.3 碳基贗電容復(fù)合材料  100
4.4 電化學(xué)電容器新體系  101
4.4.1 電化學(xué)電容器研發(fā)趨勢(shì)  101
4.4.2 石墨烯電容器  101
4.4.3 鋰離子電容器  110
第5章 新型化學(xué)電源 　 113
5.1 高能金屬鋰二次電池  113
5.1.1 鋰硫電池  113
5.1.2 鋰二氧化碳電池  116
5.1.3 金屬鋰負(fù)極的保護(hù)  118
5.2 非鋰金屬離子電池  122
5.2.1 鈉離子電池  122
5.2.2 鎂離子電池  124
5.2.3 鋅離子電池  126
5.2.4 鋁離子電池  128
5.3 金屬空氣電池  130
5.3.1 鋅空氣電池  130
5.3.2 鋁空氣電池  135
5.3.3 鋰空氣電池  141
第6章 氫能轉(zhuǎn)換材料與器件 　 144
6.1 氫能  144
6.1.1 概述  144
6.1.2 氫的基本性質(zhì)  146
6.1.3 氫的能源特征  148
6.1.4 氫能的應(yīng)用  149
6.2 氫的制備及純化  153
6.2.1 電解水制氫  153
6.2.2 光解水制氫  161
6.2.3 光電催化分解水制氫  162
6.2.4 化石能源制氫  163
6.2.5 生物質(zhì)制氫  164
6.2.6 氫的分離和純化  164
6.3 氫的存儲(chǔ)與輸運(yùn)  165
6.3.1 氫的安全性  165
6.3.2 氫的存儲(chǔ)  168
6.3.3 氫的輸運(yùn)  170
6.4 燃料電池  171
6.4.1 燃料電池基礎(chǔ)  171
6.4.2 質(zhì)子交換膜燃料電池  178
6.4.3 直接醇類燃料電池  204
6.4.4 高溫質(zhì)子交換膜燃料電池  208
6.4.5 固體氧化物燃料電池  210
6.4.6 堿性燃料電池  216
6.4.7 磷酸型燃料電池  218
6.4.8 熔融碳酸鹽燃料電池  219
第7章　固態(tài)電池 　 221
7.1 固態(tài)電池簡(jiǎn)介  221
7.2 固態(tài)聚合物電解質(zhì)  222
7.2.1 簡(jiǎn)述  222
7.2.2 常見凝膠聚合物電解質(zhì)  225
7.2.3 聚合物電解質(zhì)的應(yīng)用  226
7.3 無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)  230
7.3.1 無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的分類  231
7.3.2 固態(tài)電解質(zhì)的制備方法  233
7.3.3 無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的界面問(wèn)題  238
7.4 固態(tài)電池的發(fā)展前景  239
第8章 其他新能源技術(shù) 　 241
8.1 太陽(yáng)能  241
8.1.1 太陽(yáng)能概述  241
8.1.2 太陽(yáng)能的利用  243
8.1.3 太陽(yáng)能電池  249
8.1.4 晶體硅太陽(yáng)能電池材料  253
8.2 生物質(zhì)能  260
8.2.1 生物質(zhì)概述  260
8.2.2 我國(guó)生物質(zhì)總量  262
8.2.3 生物質(zhì)利用技術(shù)  263
8.3 核能  265
8.3.1 核能的來(lái)源  265
8.3.2 核能的優(yōu)勢(shì)及用途  266
8.3.3 核廢物處理與安全  267
8.4 風(fēng)能  268
8.4.1 風(fēng)能的發(fā)展歷程  268
8.4.2 風(fēng)能的利用形式  269
8.5 可燃冰  271
8.5.1 可燃冰的性質(zhì)  271
8.5.2 可燃冰的開采技術(shù)  271
8.5.3 我國(guó)可燃冰的現(xiàn)狀與發(fā)展  273
第9章 新能源材料制備及測(cè)試技術(shù) 　 275
9.1 材料制備技術(shù)概述  275
9.1.1 沉淀法  276
9.1.2 電化學(xué)沉積法  283
9.1.3 水熱/溶劑熱法  285
9.1.4 溶膠-凝膠法  288
9.1.5 微乳液法  291
9.1.6 固相法  294
9.1.7 化學(xué)氣相沉積法  296
9.2 鈷酸鋰的生產(chǎn)工藝  296
9.2.1 主要原料  297
9.2.2 計(jì)量配料與混合工序  297
9.2.3 燒結(jié)工序  298
9.2.4 后續(xù)工序  301
9.2.5 鈷酸鋰的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)  303
9.3 磷酸鐵鋰的生產(chǎn)工藝  304
9.3.1 磷酸鐵前驅(qū)體的生產(chǎn)  305
9.3.2 磷酸鐵鋰的生產(chǎn)  308
9.4 新能源材料表征與性能測(cè)試  315
9.4.1 形貌表征  315
9.4.2 結(jié)構(gòu)表征  322
9.4.3 電化學(xué)性能測(cè)試  328
9.4.4 其他性能測(cè)試  335
參考文獻(xiàn)  341