先进电化学能源存储与转化技术丛书--锂空气电池

图书标准信息

• 作者 丁圣琪 主编；麦立强；原鲜霞
• 出版社 化学工业出版社
• 出版时间 2023-10
• 版次 1
• ISBN 9787122427755
• 定价 188.00元
• 装帧 精装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 358页
• 字数 401千字

【内容简介】

《锂空气电池》是“先进电化学能源存储与转化技术丛书” 的分册之一。本书系统、全面、深入地介绍了各类锂空气电池的工作原理、发展现状、目前挑战和未来方向，并对其理论模拟与计算、系统设计与应用的进展情况进行了分析与讨论，还对在锂空气电池基础上发展起来的锂二氧化碳电池进行了简要的探讨。本书既可以作为从事电化学新能源和锂空气电池方向的科技工作者和工程技术人员重要的参考书和工具书，也可以作为高等院校的电化学及新能源材料专业师生的有益参考书。

【作者简介】

麦立强，教授，博士生导师，国家杰出青年，长江学者，国家重点研发计划首席科学家。针对我国新能源电动汽车、智能电网等战略性新兴产业发展的迫切与重大需求，在高性能储能器件关键材料研究基础上，1）设计组装了国际上首个单根纳米线全固态电化学储能器件，创建了单纳米基元电池器件原位表征材料电化学过程的普适新模型；2）提出金属离子预嵌入优化策略，并进一步提出了电子传导/离子扩散双连续的科学原理，解决了长期制约储能器件发展的能量密度和功率密度难以兼顾的关键科学问题；3）突破了纳米材料规模化制备的关键技术，率先实现了新一代高性能纳米线电池的规模化制备和应用。发表SCI论文350余篇，包括Nature及子刊12篇，影响因子10.0以上的期刊发表论文100余篇。获得国家发明授权专利100余项。在美国MRS、ACS、ECS等重要国际会议做特邀报告50余次。作为会议主席举办Nature能源材料会议、第十届中美华人纳米论坛等重要学术会议。

【目录】

第1章  锂空气电池概述1 

1.1　锂空气电池简介2 

1.2　锂空气电池的发展历程3 

1.3　锂空气电池的分类8 

1.3.1　非水系电解质锂空气电池8 

1.3.2　水系电解质锂空气电池9 

1.3.3　全固态电解质体系锂空气电池10 

1.3.4　复合电解质体系锂空气电池10 

1.4　锂空气电池的表征技术11 

1.4.1　X 射线衍射11 

1.4.2　拉曼光谱12 

1.4.3　微分电化学质谱14 

1.4.4　扫描电子显微镜和透射电子显微镜14 

1.4.5　X 射线光电子能谱17 

1.4.6　红外光谱19 

1.4.7　核磁共振19 

1.4.8　原子力显微镜19 

1.5　锂空气电池的机遇和挑战21 

参考文献23 

第2章  非水系锂空气电池31 

2.1　非水系锂空气电池工作原理32 

2.1.1　非水系锂空气电池的充放电过程32 

2.1.2　非水系锂空气电池的理论比容量和能量密度33 

2.2　非水系锂空气电池正极结构及材料35 

2.2.1　非水系锂空气电池理想正极的构筑35 

2.2.2　非水系锂空气电池正极催化剂37 

2.3　非水系锂空气电池负极材料90 

2.3.1　锂空气电池中锂金属负极面临的问题90 

2.3.2　锂空气电池锂负极的保护策略91 

2.4　非水系锂空气电池电解液103 

2.4.1　有机碳酸酯类电解液103 

2.4.2　酰胺类电解液105 

2.4.3　二甲基亚砜类电解液107 

2.4.4　醚类电解液108 

2.4.5　离子液体电解液110 

2.4.6　电解液添加剂111 

2.5　非水系锂空气电池隔膜111 

2.5.1　多孔隔膜112 

2.5.2　陶瓷/玻璃电解质隔膜113 

2.6　小结与展望116 

参考文献117 

第3章  水系锂空气电池145 

3.1　水系锂空气电池工作原理146 

3.2　水系锂空气电池正极材料147 

3.2.1　酸性电解液下的正极材料147 

3.2.2　碱性电解液下的正极材料148 

3.3　水系锂空气电池负极材料和隔膜151 

3.3.1　无机固态锂离子电解质隔膜151 

3.3.2　缓冲层158 

3.4　水系锂空气电池电解液160 

3.4.1　酸性电解液160 

3.4.2　碱性电解液161 

3.5　小结与展望163 

参考文献164 

第4章  全固态锂空气电池168 

4.1　全固态锂空气电池结构及工作原理169 

4.2　全固态锂空气电池正极结构及材料170 

4.3　全固态锂空气电池固体电解质173 

4.3.1　氧化物固体电解质174 

4.3.2　硫化物固体电解质179 

4.3.3　聚合物固体电解质182 

4.3.4　固体电解质的化学稳定性183 

4.4　全固态锂空气电池电极反应机理及电极/电解质界面186 

4.4.1　全固态锂空气电池中的电极反应机理186 

4.4.2　正极与固体电解质的界面188 

4.4.3　负极与固体电解质的界面189 

4.5　小结与展望196 

参考文献196 

第5章  复合锂空气电池204 

5.1　复合锂空气电池的工作原理205 

5.2　复合锂空气电池正极结构及材料207 

5.2.1　有机-水系酸性电解液复合锂空气电池正极207 

5.2.2　有机-水系碱性电解液复合锂空气电池正极209 

5.3　复合锂空气电池负极材料212 

5.3.1　缓冲层213 

5.3.2　合金化结构214 

5.3.3　电解液修饰和固液界面设计214 

5.3.4　锂金属负极的结构设计216 

5.4　复合锂空气电池电解液217 

5.4.1　负极有机电解液217 

5.4.2　正极水系碱性电解液219 

5.4.3　正极水系酸性电解液221 

5.5　复合锂空气电池固体电解质隔膜224 

5.5.1　超离子导体型固体电解质225 

5.5.2　石榴石型固体电解质227 

5.5.3　钙钛矿型固体电解质230 

5.6　小结与展望231 

参考文献232 

第6章  锂空气电池的理论模拟与计算243 

6.1　过氧化锂的固有性质244 

6.1.1　模型结构244 

6.1.2　电子结构247 

6.1.3　生长机制251 

6.2　正极催化剂252 

6.2.1　催化剂对氧还原/析出过程的影响252 

6.2.2　催化剂对过氧化锂生长过程的影响264 

6.3　电解液266 

6.3.1　溶剂266 

6.3.2　盐离子278 

6.3.3　痕量水281 

6.4　负极281 

6.5　小结与展望283 

参考文献284 

第7章  锂空气电池的设计及应用292 

7.1　空气电极294 

7.1.1　活性材料295 

7.1.2　非活性成分300 

7.2　锂空气电池的保护302 

7.2.1　阻水透氧膜303 

7.2.2　金属锂的保护305 

7.3　锂空气电池的结构306 

7.4　柔性锂空气电池310 

7.5　密闭锂空气电池319 

7.6　小结与展望321 

参考文献321 

第8章  锂二氧化碳电池326 

8.1　锂二氧化碳电池的工作原理328 

8.1.1　二氧化碳的电化学还原328 

8.1.2　二氧化碳的电化学析出332 

8.2　锂二氧化碳电池正极材料334 

8.2.1　碳材料334 

8.2.2　催化剂材料337 

8.3　锂二氧化碳电池负极材料341 

8.4　锂二氧化碳电池电解液343 

8.4.1　有机碳酸酯类电解液343 

8.4.2　醚类电解液343 

8.4.3　砜类电解液345 

8.4.4　其他体系电解液346 

8.5　小结与展望347 

参考文献347 

索引356