低维纳米材料柔性储能器件

本书为“低维材料与器件丛书”之一。随着电子技术的不断发展，便携式电子器件及产品在不断小型化、轻量化和柔性化，这对新一代储能器件提出了“轻、薄、柔”的要求，柔性储能器件的设计是实现完全柔性自供电电子系统的前提。柔性储能器件不仅需要各器件组成单元在承受外力作用下保持原有的性能，还需要器件整体能够具有对外场的柔性响应。纳米材料具有大比表面积、髙导电性和优异力学性能，通过纳米基元的纳米复合和自组装，可实现纳米材料优异性能从微观到宏观的有效转移，得到力学、电学和电化学性能兼备的柔性电极，纳米材料的添加也会有效提升固态和准固态电解质的离子电导率和力学性能，因此，纳米材料的发展为实现高性能柔性储能器件的设计提供了可能。本书围绕纳米材料在柔性储能器件中的应用，系统阐述了不同柔性储能体系的电极设计、电解质优化、器件组装、系统集成和智能化设计，并对纳米材料柔性储能器件目前存在的问题和未来的发展方向进行了讨论与展望。

本书为“低维材料与器件丛书”之一。随着电子技术的不断发展，便携式电子器件及产品在不断小型化、轻量化和柔性化，这对新一代储能器件提出了“轻、薄、柔”的要求，柔性储能器件的设计是实现完全柔性自供电电子系统的前提。柔性储能器件不仅需要各器件组成单元在承受外力作用下保持原有的性能，还需要器件整体能够具有对外场的柔性响应。纳米材料具有大比表面积、髙导电性和优异力学性能，通过纳米基元的纳米复合和自组装，可实现纳米材料优异性能从微观到宏观的有效转移，得到力学、电学和电化学性能兼备的柔性电极，纳米材料的添加也会有效提升固态和准固态电解质的离子电导率和力学性能，因此，纳米材料的发展为实现高性能柔性储能器件的设计提供了可能。本书围绕纳米材料在柔性储能器件中的应用，系统阐述了不同柔性储能体系的电极设计、电解质优化、器件组装、系统集成和智能化设计，并对纳米材料柔性储能器件目前存在的问题和未来的发展方向进行了讨论与展望。

目录
总序
前言
第1章绪论1
1.1低维纳米材料简介2
1.1.1低维纳米材料的定义2
1.1.2低维纳米材料的分类及结构2
1.1.3低维纳米材料的基本特性4
1.2储能器件5
1.2.1超级电容器6
1.2.2电池7
1.3柔性储能器件12
1.3.1柔性电极13
1.3.2隔膜和电解质18
1.3.3柔性储能器件的检测方法及标准20
1.3.4柔性储能器件的发展历史22
参考文献25
第2章柔性超级电容器30
2.1柔性线状超级电容器31
2.1.1柔性线状超级电容器的结构特征31
2.1.2柔性线状超级电容器的电极及器件设计33
2.1.3智能化柔性线状超级电容器40
2.1.4展望43
2.2柔性薄膜超级电容器44
2.2.1柔性薄膜超级电容器的结构特征44
2.2.2柔性薄膜超级电容器的电极及器件设计47
2.2.3智能化柔性薄膜超级电容器60
2.2.4展望63
2.3柔性微结构超级电容器64
2.3.1柔性微结构超级电容器的结构特征64
2.3.2柔性微结构超级电容器的电极及器件设计66
2.3.3智能化柔性微结构超级电容器78
2.3.4展望82
2.4其他抗形变柔性超级电容器82
2.4.1可拉伸超级电容器82
2.4.2可压缩超级电容器88
2.4.3可折叠超级电容器91
2.4.4可扭曲超级电容器93
2.4.5可裁剪超级电容器95
2.4.6展望96
2.5本章小结96
参考文献98
第3章柔性碱金属（锂/钠/钾）离子电池112
3.1柔性锂离子电池114
3.1.1柔性锂离子电池的基本结构及特性114
3.1.2柔性电极及电解质材料的设计115
3.1.3柔性锂离子电池器件的结构设计122
3.2柔性钠/钾离子电池130
3.2.1柔性电极的设计131
3.2.2柔性电解质的设计144
3.2.3柔性钠离子电池器件的设计146
3.2.4柔性钾离子电池的设计153
3.3柔性锂/钠-硫/硒电池156
3.3.1锂-疏电池基本介绍156
3.3.2柔性电极的设计157
3.3.3柔性电解质的设计170
3.3.4柔性锂-疏电池器件的设计与难点176
3.3.5柔性锂-硒、钠-疏、钠-硒电池的设计184
参考文献189
第4章柔性多价金属（锌/镁/话）离子电池207
4.1柔性水系锌离子电池207
4.1.1水系锌离子电池基本介绍207
4.1.2柔性水系锌离子电池的基本结构及特征210
4.1.3柔性正极的设计211
4.1.4柔性锌负极的设计217
4.1.5凝胶电解质的设计221
4.1.6器件构型226
4.2其他柔性多价金属（铝/镁）离子电池233
4.2.1柔性铝离子电池研究进展233
4.2.2柔性镁离子电池研究进展242
4.3本章小结244
参考文献244
第5章柔性金属空气电池249
5.1柔性锂空气电池250
5.1.1锂空气电池概述250
5.1.2柔性空气正极的设计252
5.1.3柔性负极的设计258
5.1.4柔性电解质的设计260
5.1.5柔性锂空气电池器件构型262
5.2柔性锌空气电池267
5.2.1锌空气电池概述267
5.2.2柔性空气正极的设计269
5.2.3柔性负极的设计277
5.2.4柔性电解质的设计278
5.2.5柔性锌空气电池器件构型280
5.3柔性铝空气电池284
5.3.1铝空气电池概述284
5.3.2柔性空气正极的设计286
5.3.3柔性负极的设计288
5.3.4柔性电解质的设计289
5.3.5柔性铝空气电池器件构型291
5.4柔性钠/镁空气电池293
5.5本章小结296
参考文献297
第6章柔性储能器件的集成306
6.1柔性储能器件与太阳能电池集成306
6.1.1线状柔性储能器件与太阳能电池集成307
6.1.2柔性薄膜储能器件与太阳能电池集成315
6.1.3柔性集成系统性能评估326
6.1.4展望327
6.2柔性储能器件与传感器集成327
6.2.1传感器概述328
6.2.2柔性超级电容器与传感器集成330
6.2.3柔性电池与传感器集成347
6.2.4展望352
6.3柔性储能器件与其他电子器件的集成353
6.3.1柔性机械能-电能转化与存储集成系统353
6.3.2柔性热能-电能转化与存储集成系统357
6.3.3柔性一体化能量采集-存储-利用装置358
6.3.4小结361
参考文献362
第7章展望367
7.1材料结构设计与性能优化367
7.1.1电极优化设计367
7.1.2电解质优化设计370
7.2器件结构优化与制备工艺改进371
7.3集成化与智能化372
关键词索引374

本书为“低维材料与器件丛书”之一。随着电子技术的不断发展，便携式电子器件及产品在不断小型化、轻量化和柔性化，这对新一代储能器件提出了“轻、薄、柔”的要求，柔性储能器件的设计是实现完全柔性自供电电子系统的前提。柔性储能器件不仅需要各器件组成单元在承受外力作用下保持原有的性能，还需要器件整体能够具有对外场的柔性响应。纳米材料具有大比表面积、髙导电性和优异力学性能，通过纳米基元的纳米复合和自组装，可实现纳米材料优异性能从微观到宏观的有效转移，得到力学、电学和电化学性能兼备的柔性电极，纳米材料的添加也会有效提升固态和准固态电解质的离子电导率和力学性能，因此，纳米材料的发展为实现高性能柔性储能器件的设计提供了可能。本书围绕纳米材料在柔性储能器件中的应用，系统阐述了不同柔性储能体系的电极设计、电解质优化、器件组装、系统集成和智能化设计，并对纳米材料柔性储能器件目前存在的问题和未来的发展方向进行了讨论与展望。