內容簡介:
本書總結瞭鋰電池基礎理論、關鍵材料、電池技術的研究成果,特彆是對各種鋰電池正負極材料、電池工藝進行瞭詳盡介紹。全書共分為15章,涉及能量儲存和轉化的基本要素、鋰電池、嵌入原理、剛性能帶理論模型應用於鋰嵌入化閤物的可靠性、二維正極材料、單元素離子的三維框架正極材料、聚陰離子正極材料、氟代聚陰離子化閤物、無序化閤物、鋰離子電池負極、鋰電池電解質與隔膜、儲能納米技術、試驗技術、鋰離子電池安全性、鋰離子電池技術等內容。
本書具有全麵、具體、新穎、實用的特點,可以作為我國從事鋰電池研究、生産、應用的各類科技與專業人員的一部**價值的參考書,也可以作為各類高校、研究院所從事電化學及材料學相關專業師生的有益參考書。
目錄:
1章能量儲存和轉化的基本要素
1.1能量儲存能力/001
1.2不間斷能量供應/002
1.3納米儲能/003
1.4儲能/004
1.5電化學電池簡要曆史/006
1.5.1重要裏程碑/006
1.5.2電池設計/007
1.6電池的重要參數/008
1.6.1基本參數/008
1.6.2循環壽命與日曆壽命/011
1.6.3能量、容量和功率/012
1.7電化學係統/013
1.7.1電池組/013
1.7.2電緻變色與智能窗/014
1.7.3**電容器/015
1.8總結與評論/016
參考文獻/016
第2章鋰電池
2.1引言/019
2.2發展曆史概述/020
2.3一次鋰電池/022
2.3.1高溫鋰電池/022
2.3.2固態電解質鋰電池/023
2.3.3液態正極鋰電池/025
2.3.4固態正極鋰電池/025
2.4二次鋰電池/029
2.4.1鋰-金屬電池/029
2.4.2鋰離子電池/031
2.4.3鋰聚閤物電池/035
2.4.4鋰-硫電池/036
2.5鋰電池經濟/037
2.6電池模型/038
參考文獻/039
第3章嵌入原理
3.1引言/045
3.2嵌入機理/046
3.3吉布斯相律/047
3.4典型嵌入反應/049
3.4.1**的化學計量比化閤物:Ⅰ類電極材料/049
3.4.2準兩相係統:Ⅱ類電極/051
3.4.3兩相係統:Ⅲ型電極/051
3.4.4鄰域:Ⅳ型電極/052
3.5插層化閤物/052
3.5.1閤成插層化閤物/052
3.5.2堿金屬插層化閤物/053
3.6插層化閤物的電子能量/054
3.7插層化閤物高電壓的産生原理/055
3.8鋰離子電池正極材料/056
3.9相轉化反應/058
3.10閤金化反應/058
參考文獻/059
第4章剛性能帶理論模型應用於鋰嵌入化閤物的可靠性
4.1引言/062
4.2費米能級的演變/062
4.3TMDs的電子結構/064
4.4鋰嵌入TiS2材料/066
4.5鋰嵌入TaS2材料/068
4.6鋰嵌入2H-MoS2材料/069
4.7鋰嵌入WS2材料/071
4.8鋰嵌入InSe材料/072
4.9過渡金屬化閤物的電化學性質/074
4.10總結與評論/075
參考文獻/075
第5章二維正極材料
5.1引言/077
5.2二元層狀氧化物/077
5.2.1MoO3/077
5.2.2V2O5/080
5.2.3LiV3O8/082
5.3三元層狀氧化物/083
5.3.1LiCoO2(LCO)/084
5.3.2LiNiO2(LNO)/086
5.3.3LiNi1-yCoyO2(NCO)/087
5.3.4摻雜的LiCoO2(d-LCO)/089
5.3.5LiNi1-y-zCoyAlzO2(NCA)/091
5.3.6LiNi0.5Mn0.5O2(NMO)/092
5.3.7LiNi1-y-zMnyCozO2(NMC)/092
5.3.8Li2MnO3/095
5.3.9富鋰層狀化閤物(LNMC)/097
5.3.10其他層狀化閤物/099
5.4總結與評論/099
參考文獻/100
第6章單元素離子的三維框架正極材料
6.1引言/110
6.2二氧化錳/111
6.2.1MnO2/112
6.2.2錳基復閤材料/112
6.2.3MnO2納米棒/113
6.2.4水鈉錳礦/115
6.3鋰化二氧化錳/116
6.3.1Li0.33MnO2/116
6.3.2Li0.44MnO2/117
6.3.3LiMnO2/118
6.3.4LixNa0.5-xMnO2/119
6.4尖晶石鋰錳氧化物/119
6.4.1LiMn2O4(LMO)/119
6.4.2錳酸鋰錶麵修飾/123
6.4.3缺陷尖晶石/124
6.4.4鋰摻雜尖晶石/124
6.55V尖晶石/126
6.6釩氧化物/128
6.6.1V6O13/128
6.6.2LiVO2/129
6.6.3VO2(B)/130
6.7總結與評論/130
參考文獻/131
第7章聚陰離子正極材料
7.1引言/138
7.2閤成路綫/140
7.2.1固相法/140
7.2.2溶膠-凝膠法/141
7.2.3水熱法/141
7.2.4共沉澱法/141
7.2.5微波閤成/141
7.2.6多元醇與溶劑熱過程/142
7.2.7微乳液/142
7.2.8噴霧技術/142
7.2.9模闆法/142
7.2.10機械活化/143
7.3晶體化學/144
7.3.1橄欖石磷酸鹽的結構/144
7.3.2誘導效應/146
7.4優化的LiFePO4粒子的結構與形貌/147
7.4.1磷酸鐵鋰的XRD譜/147
7.4.2優化的磷酸鐵鋰的形貌/148
7.4.3局域結構與晶格動力學/148
7.5磁性和電子特性/150
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作為一個對新能源領域充滿好奇的普通讀者,我最近有幸翻閱瞭《鋰電池科學與技術》這本書,雖然我並非專業背景,但整本書帶給我的感受,就像是推開瞭一扇通往奇妙世界的窗戶。從最初對鋰電池僅有的“手機、電動車裏都有”的模糊認知,到如今能隱約窺見它背後龐大的科學體係和精密的工程技術,這一過程充滿瞭驚喜與啓發。 書中關於鋰離子電池工作原理的闡述,我印象最為深刻。作者用非常通俗易懂的比喻,將復雜的電化學反應具象化。比如,將鋰離子比作在正負極之間來迴穿梭的“信使”,而電解液則是它們傳遞信息的“高速公路”,電子流動的通路則構成瞭我們能夠使用的電流。這種類比讓我不再畏懼那些晦澀的化學符號和公式,而是能抓住核心的運動規律。書中還詳細介紹瞭不同正負極材料、電解質以及隔膜的特點,以及它們如何影響電池的能量密度、功率密度、循環壽命和安全性。讀到這裏,我纔明白為什麼市麵上的鋰電池會有如此多的種類和性能差異,原來每一個組件的選擇都蘊含著無數的科學考量和技術權衡。
評分這本書讓我對“循環壽命”這個概念有瞭更深刻的理解。我們都知道電池用久瞭就不耐用瞭,但具體是什麼原因導緻它“老去”,這本書給瞭我答案。書中詳細分析瞭循環過程中正負極材料的結構變化、電解液的分解、鋰枝晶的形成等多種因素。這讓我意識到,每一次充放電,都是對電池材料的一次考驗。 更讓我印象深刻的是,書中還介紹瞭如何通過優化材料配方、改進製造工藝、設計更閤理的電池結構等方式來延長電池的循環壽命。這不僅僅是理論的探討,更是對實際應用需求的深刻迴應。我從中看到瞭科學研究如何一步步解決實際問題,為我們的生活帶來便利。
評分《鋰電池科學與技術》這本書,為我打開瞭一個全新的視角,讓我能更深刻地理解我們身邊的科技是如何運作的。我一直覺得,很多高科技産品之所以能普及,離不開背後基礎科學的支撐。這本書恰恰展現瞭這一點。在閱讀過程中,我被書中對材料科學、電化學、熱力學等多個學科的交叉融閤所深深吸引。書中關於材料製備、性能錶徵的章節,雖然有些術語對我來說是陌生的,但作者通過清晰的圖錶和數據分析,讓我大緻瞭解瞭科研人員是如何一步步優化電池材料的。 尤其是在探討電池老化和失效機理時,我感觸頗深。書中列舉瞭諸如SEI膜(固體電解質界麵膜)的生長、電解液分解、正負極材料結構變化等多種導緻電池性能衰減的因素。這讓我意識到,即便是如此強大的能量儲存裝置,也會有其生命周期,而且其衰減過程是如此的復雜和精細。理解這些失效機理,對於延長電池壽命、提高電池可靠性至關重要,也讓我更加珍惜現有的電池技術。
評分這本書讓我對“能量密度”這個概念有瞭更直觀的理解。我們總是希望電子設備能用得更久,手機更輕薄,而這一切都離不開高能量密度電池的支撐。書中詳細介紹瞭不同類型正負極材料的能量密度,以及它們在實際應用中的優缺點。 我被書中對於新型高能量密度材料的探索所吸引,比如固態電解質、鋰金屬負極等。這些前沿技術的介紹,讓我看到瞭未來電池發展的巨大潛力,也讓我對接下來的科技發展充滿瞭期待。
評分這本書的專業性對我來說是一個巨大的挑戰,但同時也帶來瞭前所未有的收獲。我從書中瞭解到,鋰電池的研發不僅僅是簡單的材料堆砌,而是一個多學科交叉、精密設計的係統工程。 書中關於電池的性能測試和評價方法的介紹,讓我瞭解瞭科研人員是如何科學、客觀地評估電池的性能的。這不僅僅是為瞭科學研究,更是為瞭指導産品的設計和改進,最終為消費者提供更優質的産品。這本書讓我看到瞭科學研究的嚴謹和實用性。
評分《鋰電池科學與技術》這本書,讓我認識到鋰電池技術是一個不斷發展的領域。書中關於未來電池技術的展望,讓我眼前一亮。比如,固態電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等,這些技術聽起來就充滿瞭科幻色彩。 作者詳細介紹瞭這些新型電池的工作原理、優勢以及麵臨的挑戰。這讓我明白,科學的進步是一個循序漸進的過程,每一個突破都建立在紮實的基礎研究之上。我為科學傢們不斷探索未知、挑戰極限的精神所感動。
評分作為一名非專業人士,我一直以為電池就是“充電、放電”這麼簡單,直到讀瞭《鋰電池科學與技術》,纔發現事情遠比我想象的要復雜和有趣得多。書中對電池管理係統(BMS)的介紹,讓我對電動汽車和智能手機的續航和安全有瞭更深的認識。BMS就像電池的“大腦”,它實時監測電池的電壓、電流、溫度等信息,並根據這些數據做齣判斷,控製充放電過程,防止過充、過放,平衡電池組的性能。 書中還提到瞭很多電池生産和製造中的工藝細節,比如電極漿料的製備、塗布、輥壓、電芯的封裝等等。這些看似簡單的步驟,背後都凝聚著精密的工業設計和嚴格的質量控製。我常常在想,一個小小的電池,要經過這麼多道工序纔能最終呈現在我們麵前,這背後需要多少工程師的智慧和汗水。這本書讓我對“製造”這個詞有瞭全新的理解,它不僅僅是簡單的組裝,更是科學原理在實際生産中的完美體現。
評分《鋰電池科學與技術》這本書,讓我深刻體會到瞭科學研究的嚴謹性和創新性。書中很多章節都提到瞭具體的實驗方法和數據分析,例如循環伏安法、阻抗譜分析等等,這些專業的術語雖然讓我感到有些吃力,但通過作者的解釋,我能理解它們是如何幫助科學傢們揭示電池內部的奧秘。 我特彆關注瞭書中關於如何提高電池能量密度和功率密度的內容。這些看似抽象的指標,直接關係到我們設備的使用體驗。書中詳細介紹瞭各種正負極材料的結構和性能,以及它們如何影響能量的儲存和釋放速度。比如,石墨負極的理論容量有限,而矽基負極雖然容量更高,但也存在體積膨脹的問題。科學傢們是如何通過納米化、復閤化等手段來剋服這些挑戰的,這些細節讓我覺得非常震撼。
評分這本書最讓我著迷的部分,在於它不僅僅停留在原理的介紹,而是深入探討瞭鋰電池在實際應用中麵臨的挑戰以及科研人員為解決這些挑戰所做的努力。比如,關於電池安全性的章節,我著實捏瞭一把汗。書中詳細介紹瞭過充、過放、短路等可能導緻熱失控的危險情景,以及相應的保護機製,例如PTC(正溫度係數)熱敏電阻、安全閥等。這讓我意識到,我們日常使用的如此便捷的鋰電池,背後隱藏著多麼嚴謹的安全設計。更讓我感到敬佩的是,書中對下一代鋰電池技術的展望,比如固態電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等,雖然這些技術目前還處於研發階段,但作者描繪的未來場景,充滿瞭無限的可能性,讓我對能源的未來充滿瞭期待。 書中關於電池能量密度提升的探討,也讓我大開眼界。我們總是希望電池能做得更小、更輕,同時續航能力更強,這背後需要剋服材料學上的巨大難題。書中介紹的NCM(鎳鈷錳)、NCA(鎳鈷鋁)等高鎳正極材料,以及矽碳負極材料,都是為瞭在有限的空間內儲存更多的能量。然而,這些高能量密度的材料也伴隨著一些挑戰,比如循環穩定性差、安全性問題等,這讓我理解瞭“魚與熊掌不可兼得”的科學原理,以及科學傢們如何在這兩者之間尋找最佳的平衡點。
評分《鋰電池科學與技術》這本書,讓我對電池的安全性有瞭全新的認識。以前隻知道電池可能會爆炸,但具體是什麼原因,又該如何避免,我是一無所知的。書中詳細介紹瞭熱失控的機理,以及各種安全保護措施,比如隔膜的耐熱性、電解液的阻燃性、電池包的設計等等。 這些細節讓我瞭解到,鋰電池的安全性並非偶然,而是經過瞭無數次的實驗和驗證。每一個小的設計細節,都可能關係到整個電池的安全性。這讓我對那些默默為我們安全保駕護航的工程師們充滿瞭敬意。
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