現(xiàn)代電化學(xué)

前言

　　電化學(xué)的發(fā)展已有二百多年的歷史，是一門涉及多學(xué)科的交叉學(xué)科，其內(nèi)容十分廣泛。近半個(gè)世紀(jì)以來，電化學(xué)發(fā)展十分迅速，開辟了許多新的領(lǐng)域，發(fā)展了許多新方法，建立了若干新的理論體系，其應(yīng)用范圍很廣，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，在解決能源、材料、環(huán)境、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的相關(guān)問題中發(fā)揮了巨大的作用?！　【帉懕緯菫閷W(xué)過電化學(xué)基礎(chǔ)理論的研究生和相關(guān)科技人員介紹電化學(xué)在近幾十年來發(fā)展形成的一些電化學(xué)分支和新的應(yīng)用領(lǐng)域，希望為他們在科學(xué)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(xué)著作和中外文獻(xiàn)，在此對相關(guān)作者表示感謝?！　”緯帉戇^程中得到了中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，冶金物理化學(xué)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。　　書中也必定存在不少缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，請廣大讀者指正。

內(nèi)容概要

　　電化學(xué)的發(fā)展已有二百多年的歷史，是一門涉及多學(xué)科的交叉學(xué)科，其內(nèi)容十分廣泛。近半個(gè)世紀(jì)以來，電化學(xué)發(fā)展十分迅速，開辟了許多新的領(lǐng)域，發(fā)展了許多新方法，建立了若干新的理論體系，其應(yīng)用范圍很廣，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，在解決能源、材料、環(huán)境、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的相關(guān)問題中發(fā)揮了巨大的作用。

書籍目錄

第1章 電化學(xué)的發(fā)展與展望1.1 電化學(xué)的研究內(nèi)容與發(fā)展歷史1.1.1 電化學(xué)的研究內(nèi)容1.1.2 電化學(xué)的發(fā)展簡史1.1.3 電化學(xué)的應(yīng)用1.2 電化學(xué)的前沿與展望1.2.1 當(dāng)代電化學(xué)發(fā)展的特點(diǎn)1.2.2 電化學(xué)在幾個(gè)方面的發(fā)展參考文獻(xiàn)第2章 固體電解質(zhì)2.1 固體電解質(zhì)概述2.1.1 固體電解質(zhì)的概念2.1.2 固體電解質(zhì)的發(fā)展歷史2.2 固體電解質(zhì)晶體缺陷及導(dǎo)電機(jī)理2.2.1 晶體的缺陷結(jié)構(gòu)2.2.2 固體電解質(zhì)中的擴(kuò)散2.2.3 固體離子導(dǎo)體中的電荷遷移2.2.4 缺陷和電導(dǎo)率2.3 固體電解質(zhì)材料2.3.1 氧離子導(dǎo)電固體電解質(zhì)2.3.2 氟離子導(dǎo)電固體電解質(zhì)2.3.3 堿金屬離子導(dǎo)體2.3.4 質(zhì)子（H+）導(dǎo)體2.3.5 聚合物電解質(zhì)2.4 固體電解質(zhì)的應(yīng)用2.4.1 化舍物熱力學(xué)研究2.4.2 合金體系熱力學(xué)研究2.4.3 金屬熔體中氧活度的研究2.4.4 固體電解質(zhì)電池在動(dòng)力學(xué)研究中的應(yīng)用2.4.5 固體電解質(zhì)在其他方面的應(yīng)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(xiàn)第3章 離子液體及其應(yīng)用3.1 離子液體概述3.1.1 電解質(zhì)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(diǎn)3.1.4 離子液體的合成方法3.2 離子液體的應(yīng)用3.2.1 在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用3.2.2 在分離過程中的應(yīng)用3.2.3 在電化學(xué)中的應(yīng)用3.2.4 存在問題及發(fā)展方向參考文獻(xiàn)第4章 電催化與催化電極4.1 電催化與電催化機(jī)理.4.1.1 電催化的特征4.1.2 電催化劑應(yīng)具備的條件和判別標(biāo)準(zhǔn)4.1.3 電催化作用機(jī)理4.2 化學(xué)修飾電極（ChemicallyModifiedElectrodes，CMES）4.2.1 修飾的目的4.2.2 化學(xué)修飾電極的制備和類型4.2.3 化學(xué)修飾電極的電催化4.2.4 化學(xué)修飾電極的應(yīng)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(yīng)用4.3.4 關(guān)于金屬陽極的改進(jìn)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(jìn)參考文獻(xiàn)第5章 超微電極（Ultraicroelectrode）電化學(xué)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(dá)到穩(wěn)定電流5.2.2 超微電極時(shí)間常數(shù)很小5.2.3 可應(yīng)用于電阻高的溶液5.2.4 超微電極表面的擴(kuò)散5.3 超微電極的應(yīng)用5.3.1 電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的研究5.3.2 在分析化學(xué)中的應(yīng)用5.3.3 在生物電化學(xué)方面的應(yīng)用5.3.4 超微修飾電極5.3.5 在掃描探針顯微鏡中的應(yīng)用5.3.6 固體電化學(xué)中的應(yīng)用參考文獻(xiàn)第6章 電化學(xué)傳感器6.1 氣敏傳感器6.1.1 固體電解質(zhì)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(dǎo)體電化學(xué)及光電化學(xué)第8章 光譜電化學(xué)第9章 生物電化學(xué)第10章 有機(jī)電化學(xué)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　隨著現(xiàn)代各種各樣便攜式電子設(shè)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(lǐng)域，如便攜式計(jì)算機(jī)、移動(dòng)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(dòng)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(guān)注，并寄予其很大的期望?！　≡阡囯x子電池中，正負(fù)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(yīng)。由于正負(fù)極的電極電勢的差異而產(chǎn)生電動(dòng)勢，導(dǎo)致外電流。　　鋰離子電池的陰陽極材料與電解質(zhì)是構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jù)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(jié)構(gòu)，其中包括一些具有有序空位結(jié)構(gòu)的化合物。脫嵌機(jī)理是這些材料作為鋰離子電池電極材料的基礎(chǔ)。在材料的內(nèi)部，脫嵌原子以擴(kuò)散的方式進(jìn)出晶格，而擴(kuò)散方式按空間分類，可分為一維通道擴(kuò)散（1D），二維通道擴(kuò)散（2D）以及三維通道擴(kuò)散（3D）。以ID方式擴(kuò)散的原子只能沿一維線性方向進(jìn)出，而2D方式擴(kuò)散的原子可以在一個(gè)平面上作二維運(yùn)動(dòng)進(jìn)出晶格。最有利于原子進(jìn)出晶格的方式是3D，因?yàn)樵涌梢栽谌S空間中運(yùn)動(dòng)。按照擴(kuò)散維數(shù)將插入化合物進(jìn)行分類，見表2-4。

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