現代電化學

前言

　　電化學的發(fā)展已有二百多年的歷史，是一門涉及多學科的交叉學科，其內容十分廣泛。近半個世紀以來，電化學發(fā)展十分迅速，開辟了許多新的領域，發(fā)展了許多新方法，建立了若干新的理論體系，其應用范圍很廣，應用領域不斷擴展，在解決能源、材料、環(huán)境、生物和醫(yī)學等領域的相關問題中發(fā)揮了巨大的作用?！　【帉懕緯菫閷W過電化學基礎理論的研究生和相關科技人員介紹電化學在近幾十年來發(fā)展形成的一些電化學分支和新的應用領域，希望為他們在科學研究中開拓思路，更好地發(fā)揮開拓創(chuàng)新能力。因此本書編寫中參閱和引用了近些年來出版的大量電化學著作和中外文獻，在此對相關作者表示感謝。　　本書編寫過程中得到了中南大學冶金科學與工程學院領導的大力支持，冶金物理化學研究所也給與了熱情的幫助，還有一些研究生參與了初稿的打印、修改，在此一并表示感謝?！　幸脖囟ù嬖诓簧偃秉c和錯誤，請廣大讀者指正。

內容概要

　　電化學的發(fā)展已有二百多年的歷史，是一門涉及多學科的交叉學科，其內容十分廣泛。近半個世紀以來，電化學發(fā)展十分迅速，開辟了許多新的領域，發(fā)展了許多新方法，建立了若干新的理論體系，其應用范圍很廣，應用領域不斷擴展，在解決能源、材料、環(huán)境、生物和醫(yī)學等領域的相關問題中發(fā)揮了巨大的作用。

書籍目錄

第1章 電化學的發(fā)展與展望1.1 電化學的研究內容與發(fā)展歷史1.1.1 電化學的研究內容1.1.2 電化學的發(fā)展簡史1.1.3 電化學的應用1.2 電化學的前沿與展望1.2.1 當代電化學發(fā)展的特點1.2.2 電化學在幾個方面的發(fā)展參考文獻第2章 固體電解質2.1 固體電解質概述2.1.1 固體電解質的概念2.1.2 固體電解質的發(fā)展歷史2.2 固體電解質晶體缺陷及導電機理2.2.1 晶體的缺陷結構2.2.2 固體電解質中的擴散2.2.3 固體離子導體中的電荷遷移2.2.4 缺陷和電導率2.3 固體電解質材料2.3.1 氧離子導電固體電解質2.3.2 氟離子導電固體電解質2.3.3 堿金屬離子導體2.3.4 質子（H+）導體2.3.5 聚合物電解質2.4 固體電解質的應用2.4.1 化舍物熱力學研究2.4.2 合金體系熱力學研究2.4.3 金屬熔體中氧活度的研究2.4.4 固體電解質電池在動力學研究中的應用2.4.5 固體電解質在其他方面的應用2.5 鋰離子電池材料2.5.1 插入化合物2.5.2 作為鋰離子電池正極材料的插入化合物2.5.3 展望參考文獻第3章 離子液體及其應用3.1 離子液體概述3.1.1 電解質的分類3.1.2 離子液體的組成和分類3.1.3 離子液體的特點3.1.4 離子液體的合成方法3.2 離子液體的應用3.2.1 在化學反應中的應用3.2.2 在分離過程中的應用3.2.3 在電化學中的應用3.2.4 存在問題及發(fā)展方向參考文獻第4章 電催化與催化電極4.1 電催化與電催化機理.4.1.1 電催化的特征4.1.2 電催化劑應具備的條件和判別標準4.1.3 電催化作用機理4.2 化學修飾電極（ChemicallyModifiedElectrodes，CMES）4.2.1 修飾的目的4.2.2 化學修飾電極的制備和類型4.2.3 化學修飾電極的電催化4.2.4 化學修飾電極的應用4.3 形穩(wěn)陽極（DimensionallyStableAnocle，DSA）4.3.1 金屬氧化物的催化活性4.3.2 DSA的制備4.3.3 DSA的應用4.3.4 關于金屬陽極的改進4.4 鋁熔鹽電解催化電極研究4.4.1 碳陽極的改性研究4.4.2 鋁電解惰性陽極研究4.4.3 惰性陰極研究4.5 其他催化電極4.5.1 多孔電極4.5.2 膜電極4.5.3 流態(tài)化床電極4.5.4 用于Zn電積的節(jié)能氫陽極（氫氧化陽極4.5.5 陰極的改進參考文獻第5章 超微電極（Ultraicroelectrode）電化學5.1 超微電極概述5.1.1 超微電極的分類5.1.2 超微電極的制備方法5.2 超微電極的基本特征5.2.1 易于達到穩(wěn)定電流5.2.2 超微電極時間常數很小5.2.3 可應用于電阻高的溶液5.2.4 超微電極表面的擴散5.3 超微電極的應用5.3.1 電化學反應機理的研究5.3.2 在分析化學中的應用5.3.3 在生物電化學方面的應用5.3.4 超微修飾電極5.3.5 在掃描探針顯微鏡中的應用5.3.6 固體電化學中的應用參考文獻第6章 電化學傳感器6.1 氣敏傳感器6.1.1 固體電解質氣敏傳感器6.1.2 定電位電解式傳感器6.1.3 伽伐尼式傳感器……第7章 半導體電化學及光電化學第8章 光譜電化學第9章 生物電化學第10章 有機電化學參考文獻

章節(jié)摘錄

　　隨著現代各種各樣便攜式電子設備的發(fā)展，作為其電源的二次電池變得越來越重要。在眾多的可充電式電池中，鋰離子電池具有舉足輕重的地位。從目前小型二次電池的主要使用領域，如便攜式計算機、移動電話等來看，其使用的電源已基本上采用了鋰離子電池。在不久的將來，作為電動汽車（Electric Vehicle，簡稱EV）或電力貯存用的大型電源，鋰離子電池也備受人們的關注，并寄予其很大的期望?！　≡阡囯x子電池中，正負極均采用鋰離子能可逆插入和脫出的電極材料，這類材料稱之為宿主材料。在鋰離子的插入或脫出過程中，伴隨著宿主材料中某些元素的得失電子而發(fā)生氧化／還原反應。由于正負極的電極電勢的差異而產生電動勢，導致外電流?！　′囯x子電池的陰陽極材料與電解質是構成電池的基本要素，它們性能的好壞直接影響了鋰離子電池的性能。以下將對鋰離子電池陰極材料的發(fā)展歷程以及每種材料的結構特征等作簡要闡述?！　?.5.1 插入化合物　　在插入化合物中，石墨中的鋰、金屬中的氫都被稱之為脫嵌元素，它們占據宿主材料晶格中的某些位置，而其他一些位置保持空的狀態(tài)。由于這些被插人的晶格位與脫嵌原子之間相互作用的特殊性，從而形成了許多種類不同插人結構，其中包括一些具有有序空位結構的化合物。脫嵌機理是這些材料作為鋰離子電池電極材料的基礎。在材料的內部，脫嵌原子以擴散的方式進出晶格，而擴散方式按空間分類，可分為一維通道擴散（1D），二維通道擴散（2D）以及三維通道擴散（3D）。以ID方式擴散的原子只能沿一維線性方向進出，而2D方式擴散的原子可以在一個平面上作二維運動進出晶格。最有利于原子進出晶格的方式是3D，因為原子可以在三維空間中運動。按照擴散維數將插入化合物進行分類，見表2-4。

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