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新能源材料與應(yīng)用 版權(quán)信息
- ISBN：9787122471277
- 條形碼：9787122471277 ; 978-7-122-47127-7
- 裝幀：平裝
- 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
- 重量：暫無(wú)
- 所屬分類(lèi)：>
新能源材料與應(yīng)用 本書(shū)特色
隨著科技的發(fā)展，新能源，尤其是二次能源進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)，在3C產(chǎn)品、可穿戴設(shè)備、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。與之相對(duì)應(yīng)，大量的新能源材料和器件不斷涌現(xiàn)，相關(guān)的開(kāi)發(fā)和科研工作也迎來(lái)高速發(fā)展時(shí)期。
新能源材料與應(yīng)用 內(nèi)容簡(jiǎn)介
隨著“雙碳”戰(zhàn)略的發(fā)展，新能源材料作為能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換的重要介質(zhì)受到廣泛重視，成為目前材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，也是我國(guó)“十四五”規(guī)劃重要發(fā)展領(lǐng)域之一。本書(shū)圍繞新能源材料的基礎(chǔ)和先進(jìn)表征技術(shù)展開(kāi)，介紹以電化學(xué)為基礎(chǔ)的電化學(xué)能源材料的基本原理、內(nèi)在規(guī)律、研究方法以及科技前沿。 本書(shū)適宜材料以及化學(xué)等領(lǐng)域技術(shù)人員和相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生使用。
新能源材料與應(yīng)用新能源材料與應(yīng)用 前言
隨著“雙碳”戰(zhàn)略的推進(jìn)，新能源材料作為能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換的重要介質(zhì)得到了快速發(fā)展，并成為目前材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，是我國(guó)“十四五”規(guī)劃重要發(fā)展領(lǐng)域之一。了解新能源材料研究前沿問(wèn)題及其研究手段，可以啟發(fā)學(xué)生科學(xué)的思維和為其指明工作的方向。對(duì)于新能源材料工作者來(lái)說(shuō)，深入了解新能源材料的本質(zhì)、電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)他們選擇研究方向和研究課題，有效地開(kāi)展新能源材料研究及技術(shù)開(kāi)發(fā)工作是非常重要的。
本書(shū)是基于基礎(chǔ)理論和先進(jìn)表征技術(shù)的學(xué)科前沿類(lèi)教材，包括新能源材料，特別是以電化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的電化學(xué)能源材料的基本原理、內(nèi)在規(guī)律、研究方法以及*新研究動(dòng)態(tài)和前沿發(fā)展，旨在幫助讀者對(duì)新能源材料的內(nèi)在本質(zhì)和科學(xué)規(guī)律建立系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)讀者的新能源材料研究的創(chuàng)新思維，掌握新能源材料制備、表征的科學(xué)方法，提高新能源材料研究創(chuàng)新成果的分析能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)科交叉大背景下的思維融合，為國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略計(jì)劃培養(yǎng)高素質(zhì)人才。在教學(xué)、科研、校企合作、實(shí)際生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)科前沿、社會(huì)需求，以及“十四五規(guī)劃”“雙碳計(jì)劃”等*新材料發(fā)展的戰(zhàn)略需求，對(duì)課程體系、重要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)規(guī)劃。
本書(shū)各章由李曉偉、劉云建、張曉禹、姚山山、龐勝利、周海濤和蘇明如等編著，全書(shū)由劉云建、蘇明如、楊娟負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。
書(shū)中不足之處，請(qǐng)讀者指正。
新能源材料與應(yīng)用 目錄
第1章 新能源材料的電化學(xué)基礎(chǔ) 001
1.1 電化學(xué)基本概念及電解質(zhì)溶液 001
1.1.1 電化學(xué)定義及研究對(duì)象 001
1.1.2 化學(xué)電池 002
1.1.3 法拉第定律 004
1.1.4 兩類(lèi)導(dǎo)體 005
1.1.5 離子的電遷移和遷移數(shù) 007
1.1.6 電導(dǎo) 010
1.1.7 強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論簡(jiǎn)介 012
1.2 可逆電池的電動(dòng)勢(shì)及其應(yīng)用 015
1.2.1 可逆電池與可逆電極 015
1.2.2 電極電勢(shì)產(chǎn)生的機(jī)理 016
1.2.3 電極電勢(shì)和電池電動(dòng)勢(shì) 018
1.2.4 自由能與電池電動(dòng)勢(shì) 021
1.2.5 能斯特方程 022
1.2.6 濃差電池和液體接界電勢(shì) 025
1.3 電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 026
1.3.1 電解與極化作用 027
1.3.2 電極反應(yīng) 031
1.3.3 “電極/ 溶液”界面附近液相中的傳質(zhì)過(guò)程 033
1.3.4 電化學(xué)步驟的動(dòng)力學(xué) 035
參考文獻(xiàn) 037
第2章 鋰離子電池材料 038
2.1 概述 038
2.2 鋰離子電池工作原理 038
2.2.1 鋰離子電池的組成 038
2.2.2 鋰離子電池工作原理概述 040
2.2.3 鋰離子電池的特點(diǎn) 041
2.3 鋰離子電池正極材料 041
2.3.1 概述 041
2.3.2 LiCoO2 正極材料 044
2.3.3 LiNiO2 正極材料 045
2.3.4 LiMnO2 正極材料 046
2.3.5 LiMn2O4 正極材料 047
2.3.6 LiFePO4 正極材料 048
2.3.7 LiNixCoyMn1-x-yO2 正極材料 051
2.3.8 LiNi1/2 Mn1/2 O2 正極材料 052
2.3.9 富鋰錳基正極材料 052
2.3.10 正極材料的改性 053
2.4 負(fù)極材料 056
2.4.1 金屬鋰負(fù)極材料 056
2.4.2 石墨基復(fù)合材料 056
2.4.3 硅基復(fù)合材料 057
2.4.4 Li4Ti5O12 負(fù)極材料 059
2.4.5 金屬氧化物負(fù)極材料 059
2.4.6 硫化物負(fù)極材料 060
2.5 電解質(zhì)材料 061
2.5.1 非水有機(jī)液體電解質(zhì) 061
2.5.2 聚合物電解質(zhì) 064
2.5.3 離子液體電解質(zhì) 066
2.6 隔膜材料 067
參考文獻(xiàn) 070
第3章 鈉離子電池 075
3.1 鈉離子電池概述 075
3.1.1 概述 075
3.1.2 鈉離子電池的發(fā)展歷程 076
3.1.3 鈉離子電池的結(jié)構(gòu)與工作原理 077
3.2 鈉離子電池正極材料 078
3.2.1 概述 078
3.2.2 過(guò)渡金屬氧化物 080
3.2.3 聚陰離子化合物 085
3.2.4 普魯士藍(lán)類(lèi)化合物 089
3.2.5 有機(jī)化合物 091
3.3 鈉離子電池負(fù)極材料 091
3.3.1 概述 091
3.3.2 碳基負(fù)極材料 093
3.3.3 合金類(lèi)負(fù)極材料 097
3.3.4 金屬化合物類(lèi)負(fù)極材料 098
3.3.5 有機(jī)化合物類(lèi)負(fù)極材料 101
3.4 鈉離子電池電解液 102
3.4.1 概述 102
3.4.2 有機(jī)溶劑 103
3.4.3 電解質(zhì)鹽 106
3.4.4 電解液添加劑 108
3.5 新型鈉離子電池 109
3.5.1 全固態(tài)鈉離子電池及鈉離子固態(tài)電解質(zhì) 109
3.5.2 鈉硫電池 114
參考文獻(xiàn) 118
第4章 鋰硫電池 123
4.1 鋰硫電池電化學(xué)反應(yīng) 123
4.2 復(fù)合正極材料體系 125
4.2.1 碳材料復(fù)合體系 125
4.2.2 聚合物復(fù)合體系 132
4.2.3 金屬化合物復(fù)合體系 133
4.3 復(fù)合電解質(zhì)體系 143
4.3.1 液態(tài)電解質(zhì) 144
4.3.2 聚合物電解質(zhì)體系 146
4.3.3 無(wú)機(jī)固態(tài)體系 146
4.3.4 電解質(zhì)體系復(fù)合 147
4.4 復(fù)合負(fù)極材料體系 148
4.4.1 純金屬鋰 149
4.4.2 納米結(jié)構(gòu)金屬鋰 149
4.4.3 添加劑保護(hù)金屬鋰 149
4.4.4 人工固態(tài)電解質(zhì)界面層保護(hù)金屬鋰 149
4.5 特殊構(gòu)型鋰硫電池與柔性鋰硫電池 150
4.5.1 碳基柔性體系 150
4.5.2 聚合物基柔性體系 151
4.5.3 半固態(tài)柔性體系 152
4.6 鋰硫電池應(yīng)用探索 152
4.6.1 宇航衛(wèi)星 152
4.6.2 無(wú)人機(jī) 153
4.6.3 極端低溫電源 154
4.6.4 電動(dòng)汽車(chē) 154
4.6.5 智能設(shè)備 154
4.6.6 軍事用途 155
4.6.7 規(guī)模儲(chǔ)能 156
參考文獻(xiàn) 157
第5章 燃料電池科學(xué)與技術(shù) 161
5.1 燃料電池簡(jiǎn)介 161
5.1.1 燃料電池發(fā)展歷史 162
5.1.2 燃料電池的分類(lèi) 164
5.2 質(zhì)子交換膜燃料電池 167
5.2.1 PEMFC工作原理 168
5.2.2 PEMFC關(guān)鍵材料 169
5.2.3 PEMFC電堆 172
5.2.4 PEMFC技術(shù)應(yīng)用 172
5.3 固體氧化物燃料電池 173
5.3.1 SOFC工作原理 174
5.3.2 SOFC關(guān)鍵材料 174
5.3.3 SOFC電堆 182
5.3.4 SOFC技術(shù)應(yīng)用 183
參考文獻(xiàn) 184
第6章 超級(jí)電容器 186
6.1 概述 186
6.2 超級(jí)電容器原理 187
6.2.1 雙電層超級(jí)電容器 188
6.2.2 贗電容對(duì)稱(chēng)型超級(jí)電容器 191
6.2.3 混合型超級(jí)電容器 196
6.3 雙電層超級(jí)電容器用碳材料 206
6.3.1 圓柱狀孔隙模型 206
6.3.2 物理活化椰殼超容碳 214
6.3.3 堿活化超容碳 216
6.3.4 離子液體海綿碳 217
6.4 超級(jí)電容器的制造 219
6.4.1 濕法電極 219
6.4.2 干法電極 221
6.4.3 電解液225
6.4.4 隔膜 228
6.4.5 超級(jí)電容器單體和應(yīng)用 229
參考文獻(xiàn) 233
第7章 固體材料表征技術(shù) 238
7.1 X射線(xiàn)衍射分析 238
7.1.1 X射線(xiàn)衍射分析簡(jiǎn)述 238
7.1.2 X射線(xiàn)衍射結(jié)構(gòu)精修 240
7.1.3 原位X 射線(xiàn)衍射分析 243
7.1.4 擴(kuò)展X 射線(xiàn)吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜分析 243
7.2 電子顯微技術(shù) 244
7.2.1 掃描電子顯微鏡 245
7.2.2 透射電子顯微鏡 247
7.2.3 聚焦離子束技術(shù) 249
7.2.4 掃描透射電子顯微鏡 251
7.3 掃描微探針技術(shù) 253
7.3.1 掃描隧道顯微鏡 254
7.3.2 原子力顯微鏡 255
7.4 光譜分析技術(shù) 257
7.4.1 紅外光譜分析 257
7.4.2 拉曼光譜分析 259
7.4.3 原子吸收光譜 261
7.4.4 核磁共振波譜技術(shù) 262
7.4.5 電子順磁共振 264
7.5 能譜分析技術(shù) 266
7.5.1 X射線(xiàn)光電子能譜 266
7.5.2 能量色散譜儀 268
7.5.3 俄歇電子能譜儀 269
7.6 質(zhì)譜技術(shù) 270
7.6.1 電感耦合等離子體 270
7.6.2 微分電化學(xué)質(zhì)譜 271
7.7 熱分析技術(shù) 272
7.7.1 熱重分析 273
7.7.2 差熱分析 274
7.7.3 示差掃描量熱分析 276
參考文獻(xiàn) 277
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新能源材料與應(yīng)用 作者簡(jiǎn)介
劉云建，1981年生，教授，博導(dǎo)，現(xiàn)任江蘇大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)，學(xué)科帶頭人。2009年畢業(yè)于中南大學(xué)冶金工程專(zhuān)業(yè)，獲博士學(xué)位。美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者，兼任中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)冶金物理化學(xué)委員會(huì)委員、中國(guó)有色金屬產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟專(zhuān)家、和科技部人才和科技項(xiàng)目評(píng)審專(zhuān)家。目前主要從事電化學(xué)冶金、資源綜合利用及新能源材料等領(lǐng)域研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金等國(guó)家級(jí)項(xiàng)目5項(xiàng)，主持省部級(jí)及產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目20余項(xiàng)，在AM、AFM、ACS Nano等頂級(jí)期刊上發(fā)表論文130余篇，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利30余項(xiàng)，轉(zhuǎn)讓5項(xiàng)。獲有色金屬工業(yè)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。連續(xù)入選美國(guó)斯坦福大學(xué)發(fā)布的全球前2%頂尖科學(xué)家榜單。
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