高能量密度鋰離子電池

內(nèi)容概要

愛凡蒂斯、哈克尼、庫(kù)馬樂編著的《高能量密度鋰離子電池：材料工程及應(yīng)用》主要介紹了高能量密度鋰離子電池的材料、工程及應(yīng)用方面的知識(shí)，重點(diǎn)闡述了使用納米技術(shù)提高新型電池性能的方法和途徑。內(nèi)容包括電化學(xué)電池導(dǎo)論，原電池、蓄電池的材料與化學(xué)性質(zhì)回顧，鋰蓄電池的當(dāng)前應(yīng)用與潛在優(yōu)勢(shì)，鋰離子電池新型正負(fù)極材料和電解液的性質(zhì)與表征，鋰離子電池體系材料的力學(xué)機(jī)理等。
《高能量密度鋰離子電池：材料工程及應(yīng)用》可供從事化學(xué)電源領(lǐng)域的研究人員和技術(shù)人員以及相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生學(xué)習(xí)參考。

作者簡(jiǎn)介

Katerina E.
Aifantis在劍橋大學(xué)獲得碩士學(xué)位，21歲時(shí)(2005年)在荷蘭格羅寧根大學(xué)獲得博士學(xué)位，成為荷蘭最年輕的博士學(xué)位獲得者。2008年，她成為歐洲研究委員會(huì)(ERC)最年輕的初始獎(jiǎng)學(xué)金資助者，在希臘塞薩洛尼基的亞里士多德大學(xué)力學(xué)和材料實(shí)驗(yàn)室從事納米材料的研究工作。并在美國(guó)密歇根理工大學(xué)物理系任兼職助理教授。研究領(lǐng)域從納米晶的力學(xué)性能到細(xì)胞的電刺激，其中鋰電池的破壞機(jī)制是她研究時(shí)間最長(zhǎng)的領(lǐng)域。
Stephen A.
Hackney是密歇根科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系的教授。在相轉(zhuǎn)變過程中材料界面和表面的物理過程的實(shí)驗(yàn)研究和機(jī)理闡述方面發(fā)表了90多篇學(xué)術(shù)論文。在最近的15年里，與3M、魁省水電局和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)開展合作，將材料科學(xué)的概念應(yīng)用在電池電極行為的研究領(lǐng)域。
R. Vasant
Kumar是劍橋大學(xué)材料科學(xué)與冶金系的材料化學(xué)團(tuán)隊(duì)的高級(jí)研究員。并且是中國(guó)河北理工大學(xué)的名譽(yù)教授。他在材料化學(xué)合成、器件和電化學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)15年的研究，發(fā)表了130多篇學(xué)術(shù)論文，獲授權(quán)專利8項(xiàng)。他是EMC公司和氫能公司的創(chuàng)始人和理事，這兩家新興企業(yè)生產(chǎn)傳感器和安全儀器。他還創(chuàng)辦了衍生的綠色鉛有限公司，該公司首創(chuàng)環(huán)保的完善工藝。從汽車電池的廢棄電極中，以高比表面積的活性前驅(qū)體狀態(tài)直接回收電化學(xué)活性材料。

書籍目錄

譯者序
前言
本書貢獻(xiàn)者
第1章 電化學(xué)電池導(dǎo)論
 R.Vasant Kumar and Thapanee Sarako ri
 1.1 何謂電池
 1.2 電池的定量表征
 1.2.1 電壓
 1.2.2 電極動(dòng)力學(xué)（極化和電池的阻抗）
 1.2.2.1 雙電層
 1.2.2.2 反應(yīng)速率
 1.2.2.3 非平衡態(tài)電極
 1.2.2.4 塔菲爾方程
 1.2.2.5 繪制銅電極塔菲爾曲線的實(shí)例
 1.2.2.6 其他限制性因素
 1.2.2.7 電池的塔菲爾曲線
 1.2.3 容量
 1.2.4 擱置壽命
 1.2.5 放電曲線/循環(huán)壽命
 1.2.6 能量密度
 1.2.7 比能量密度
 1.2.8 功率密度
 1.2.9 服役壽命/溫度的關(guān)系
 1.3 原電池和蓄電池
 1.4 電池的市場(chǎng)
 1.5 循環(huán)和安全問題
 參考文獻(xiàn)
第2章 原電池
 Thapanee Sarako ri and R.Vasant Kumar
 2.1 引言
 2.2 早期電池
 2.3 Zn/C電池
 2.3.1 Leclanché電池
 2.3.2 Gassner電池
 2.3.3 當(dāng)今的Zn/C電池
 2.3.3.1 電化學(xué)反應(yīng)
 2.3.3.2 組成
 2.3.4 缺點(diǎn)
 2.4 堿性電池
 2.4.1 電化學(xué)反應(yīng)
 2.4.2 組成
 2.4.3 缺點(diǎn)
 2.5 扣式電池
 2.5.1 HgO電池
 2.5.2 Zn/Ag2O電池
 2.5.3 金屬?空氣電池
 2.5.3.1 鋅/空氣電池
 2.5.3.2 鋁/空氣電池
 2.6 鋰原電池
 2.6.1 Li/SOCl2電池
 2.6.2 Li/SO2電池
 2.7 氫氧電池
 2.8 原電池的損壞
 2.9 結(jié)論
 參考文獻(xiàn)
第3章 蓄電池的材料與化學(xué)性質(zhì)回顧
 R.Vasant Kumar and Thapanee Sarako ri
 3.1 鉛酸電池
 3.1.1 電化學(xué)反應(yīng)
 3.1.2 組成
 3.1.3 新型組成
 3.2 Ni-Cd電池
 3.3 鎳?金屬氫化物（Ni?MH）電池
 3.4 堿性蓄電池
 3.5 鋰蓄電池
 3.5.1 鋰離子電池
 3.5.2 鋰聚合物電池
 3.5.3 鋰電池的材料和化學(xué)性質(zhì)的評(píng)價(jià)
 3.6 Li-S電池
 3.7 結(jié)論
 參考文獻(xiàn)
第4章 鋰蓄電池的當(dāng)前應(yīng)用與潛在優(yōu)勢(shì)
 Katerina E.Aifantis and Stephen A.Hackney
 4.1 便攜式電子設(shè)備
 4.2 混合及純電動(dòng)車
 4.3 醫(yī)療應(yīng)用
 4.3.1 心臟起搏器
 4.3.2 神經(jīng)起搏器
 4.4 鋰離子電池系統(tǒng)在交通技術(shù)方面的應(yīng)用
 4.4.1 并聯(lián)
 4.4.2 串聯(lián)
 4.4.3 局限性和安全問題
 參考文獻(xiàn)
第5章 鋰離子電池正極：材料的工程設(shè)計(jì)與化學(xué)性質(zhì)
 Stephen A.Hac6kney
 5.1 能量密度和熱力學(xué)
 5.2 材料化學(xué)和電壓平臺(tái)的工程設(shè)計(jì)
 5.3 多元過渡金屬氧化物的容量和穩(wěn)定性的工程設(shè)計(jì)
 5.4 結(jié)論
 參考文獻(xiàn)
第6章 鋰離子電池的新型負(fù)極材料
 Katerina E.Aifantis
 6.1 引言
 6.2 電解液的化學(xué)侵蝕
 6.3 電化學(xué)循環(huán)中的力學(xué)不穩(wěn)定性
 6.4 納米結(jié)構(gòu)的負(fù)極
 6.5 薄膜負(fù)極
 6.5.1 Sn基薄膜負(fù)極
 6.5.2 Si基薄膜負(fù)極
 6.6 納米纖維/納米管/納米線負(fù)極
 6.6.1 Sn基納米纖維/納米線負(fù)極
 6.6.2 Si基納米線負(fù)極
 6.7 活性/弱活性納米結(jié)構(gòu)的負(fù)極
 6.7.1 Sn基活性/弱活性負(fù)極
 6.7.1.1 Sn?Sb合金
 6.7.1.2 SnS2納米片
 6.7.1.3 Sn?C納米復(fù)合物
 6.7.2 Si基活性/弱活性納米復(fù)合物
 6.7.2.1 Si?SiO2?C復(fù)合物
 6.7.2.2 Si?C納米復(fù)合物
 6.8 其他負(fù)極材料
 6.8.1 Sb基負(fù)極
 6.8.2 Al基負(fù)極
 6.8.3 Bi基負(fù)極
 6.9 結(jié)論
 參考文獻(xiàn)
第7章 鋰離子電池的新型電解液
 Soo Jin Park,Min?Kang Seo,and Seok Kim
 7.1 引言
 7.2 背景
 7.2.1 鋰離子液體電解液
 7.2.2 為何使用聚合物電解液
 7.2.3 用于聚合物電解液的金屬離子鹽
 7.3 聚合物電解液的制備和表征
 7.3.1 聚合物電解液的制備
 7.3.1.1 含熔鹽的聚合物凝膠電解液
 7.3.1.2 含MMT的有機(jī)改性聚合物復(fù)合電解液
 7.3.1.3 含Li?MMT的離子交換型聚合物復(fù)合電解液
 7.3.1.4 含介孔硅酸鹽（MCM?41）的聚合物復(fù)合電解液
 7.3.2 含熔鹽的聚合物凝膠電解液的表征
 7.3.2.1 形貌和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
 7.3.2.2 熱學(xué)性質(zhì)
 7.3.2.3 電化學(xué)性能
 7.3.3 含有機(jī)改性MMT的聚合物復(fù)合電解液的表征
 7.3.3.1 形貌和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
 7.3.3.2 熱學(xué)性質(zhì)
 7.3.3.3 電化學(xué)性能
 7.3.4 含Li?MMT的離子交換型聚合物復(fù)合電解液
 7.3.4.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
 7.3.4.2 熱學(xué)性質(zhì)
 7.3.4.3 電化學(xué)性能
 7.3.5 含介孔硅酸鹽（MCM?41）的聚合物復(fù)合電解液
 7.3.5.1 形貌和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
 7.3.5.2 熱學(xué)性質(zhì)
 7.3.5.3 電化學(xué)性能
 7.4 結(jié)論
 參考文獻(xiàn)
第8章 鋰離子電池體系材料的力學(xué)機(jī)理
 Katerina E.Aifantis,Kurt Maute,Martin
L.Dunn,and
 Stephen A.Hackney
 8.1 引言
 8.2 電池壽命中的力學(xué)研究
 8.3 電化學(xué)循環(huán)中的彈性和斷裂的模擬
 8.3.1 雙電層結(jié)構(gòu)的斷裂
 8.3.2 軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的彈性和斷裂
 8.3.3 薄膜情形下的斷裂和破壞演變
 8.3.4 類纖維/納米線電極的斷裂和破壞機(jī)理
 8.3.5 球形活性部位
 8.3.6 穩(wěn)定性曲線
 8.3.7 體積分?jǐn)?shù)和顆粒粒度的研究
 8.3.7.1 穩(wěn)定因子的研究
 8.3.7.2 Griffith標(biāo)準(zhǔn)
 8.3.8 臨界裂紋長(zhǎng)度
 8.3.9 Sn/C島狀結(jié)構(gòu)負(fù)極的力學(xué)穩(wěn)定性
 8.4 模擬中的多尺度現(xiàn)象和注意事項(xiàng)
 8.5 耦合擴(kuò)散和應(yīng)力產(chǎn)生的顆粒模型
 8.5.1 脫嵌和嵌入過程中的鋰離子傳輸
 8.5.2 電化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)
 8.5.3 應(yīng)力產(chǎn)生
 8.5.4 代表性的結(jié)果
 8.6 循環(huán)中的擴(kuò)散過程
 8.6.1 電化學(xué)嵌入過程中的多尺度問題
 8.6.2 低對(duì)稱成分區(qū)域中的擴(kuò)散應(yīng)力
 8.7 小結(jié)
參考文獻(xiàn)

編輯推薦

　　手機(jī)、筆記本電腦和其他電子設(shè)備都十分依賴于可靠性高、體積緊湊、功率強(qiáng)勁的電池。因此，在提高電池的性能、降低故障率方面人們做了大量的研究工作。可充電鋰離子電池以其先進(jìn)性著稱，它在混合電動(dòng)車、生物醫(yī)學(xué)設(shè)備以及日常生活領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)用潛力。該書重點(diǎn)講述了使用納米技術(shù)提高新型電池性能的方法和途徑。在引導(dǎo)性章節(jié)中講述了電化學(xué)基本知識(shí)、傳統(tǒng)電池向先進(jìn)二次電池的發(fā)展及其降解途徑，有助于深入理解鋰離子電池充放電過程中的相關(guān)機(jī)理。

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