高安全性钛酸锌锂储能器件9787122435583

第1章锂离子电池概论001

1.1概述001

1.1.1锂离子电池的发展历史002

1.1.2锂离子电池的结构和工作原理003

1.1.3锂离子电池负极材料的要求005

1.2锂离子电池的相关术语005

1.2.1电池的电动势及电压005

1.2.2电池的内阻006

1.2.3电池的容量和比容量006

1.2.4电池的能量和能量密度006

1.2.5电池的功率和功率密度007

1.2.6电池的充放电速率007

1.2.7电池的荷电状态和放电深度007

1.2.8电池的库仑效率007

1.2.9电池的寿命、自放电及储存寿命007

第2章钛酸锌锂负极简介008

2.1钛酸锌锂负极材料的结构、电化学特性及优缺点008

2.1.1钛酸锌锂负极材料的结构008

2.1.2钛酸锌锂负极材料的优缺点008

2.1.3钛酸锌锂负极材料的电化学特性009

2.2钛酸锌锂负极材料的制备009

2.2.1高温固相法009

2.2.2共沉淀法010

2.2.3熔融盐法010

2.2.4溶胶-凝胶法011

2.2.5其它方法011

2.3钛酸锌锂负极材料的改性011

2.3.1纳米材料的构筑012

2.3.2化合物包覆改性012

2.3.3表面碳包覆修饰012

2.3.4金属离子掺杂013

第3章钛酸锌锂制备方法探究015

3.1低温熔融盐法制备钛酸锌锂015

3.1.1煅烧温度优化016

3.1.2煅烧时间优化020

3.1.3原材料优化024

3.2一步固相法制备钛酸锌锂033

3.2.1煅烧温度优化033

3.2.2煅烧时间优化039

3.2.3集流体的优化044

3.3溶胶-凝胶法制备钛酸锌锂052

3.3.1煅烧温度优化052

3.3.2煅烧时间优化054

3.3.3总金属离子与柠檬酸的摩尔比优化055

3.3.4最佳条件下制备的钛酸锌锂的物理性能057

3.4微波法制备钛酸锌锂059

3.4.1微波功率优化059

3.4.2微波时间优化060

3.4.3金属离子与络合剂比例优化062

3.4.4最佳条件下制备的钛酸锌锂的物理性能063

第4章包覆改性钛酸锌锂066

4.1碳包覆改性钛酸锌锂066

4.1.1β-CD为碳源包覆钛酸锌锂066

4.1.2ZIF-8为碳源包覆钛酸锌锂076

4.1.3EDTA为碳源包覆钛酸锌锂086

4.1.4Tween80为碳源包覆钛酸锌锂095

4.1.5NTA为碳源包覆钛酸锌锂101

4.1.6石墨烯为碳源包覆钛酸锌锂111

4.1.7石墨烯和碳纳米管为碳源包覆钛酸锌锂118

4.1.8多巴胺为碳源包覆钛酸锌锂123

4.1.9葡萄糖为碳源包覆钛酸锌锂131

4.2氧化物或聚合物包覆改性钛酸锌锂143

4.2.1三氧化镧/碳共包覆钛酸锌锂143

4.2.2聚合物包覆改性钛酸锌锂150

第5章掺杂改性钛酸锌锂161

5.1单掺杂改性钛酸锌锂161

5.1.1Mo掺杂钛酸锌锂161

5.1.2Nb掺杂钛酸锌锂168

5.1.3La掺杂钛酸锌锂180

5.2共掺杂改性钛酸锌锂188

5.2.1Mg-W共掺杂钛酸锌锂188

5.2.2Mo-P共掺杂钛酸锌锂199

5.3氧缺陷改性钛酸锌锂209

第6章钛酸锌锂在全电池及锂离子电容中的应用、相关计算222

6.1LiMn2O4/LZTO全电池222

6.2LiNi0.5Mn1.5O4/LZTO全电池224

6.3AC//LZTO锂离子电容器227

6.4第一性原理计算氧缺陷改性钛酸锌锂230

第7章结论与展望235

7.1结论235

7.2展望236

参考文献237

第1章锂离子电池概论

1.1概述

能源是人类赖以生存和发展的物质基础。在人类社会发展的漫长历史时期里，化石燃料（煤、石油、天然气）一直是人类能源利用的主体。随着现代社会的飞速发展，化石燃料的不可再生、储量有限以及燃烧过程引起的环境污染等问题逐渐凸显出来。特别是人类社会进入21世纪以来，经济的迅猛发展、能源危机的日益严峻和人类对低碳乃至无碳健康生活理念的倡导，使得大力发展化石燃料之外的新型环保能源迫在眉睫。

在新能源的开发中，自然能如风能、太阳能、水电能、地热能、海洋能等的开发具有重要意义。但是，由于作用形式的影响，这些新型能源发出来的电力具有稳定性和连续性差的缺点，限制了其大规模应用。所以，发展将不连续的电力储存起来在应用时再平稳地释放出来的储能媒介尤为重要。化学电源如电池、电池组等，是一种能够实现化学能与电能的直接转换，进而达到储能目的的装置。因此，电池尤其是二次电池是实现新型能源有效利用的重要媒介。

二次电池的发展经历了铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池四个阶段。图1.1[1]是几种常见的二次电池的能量密度比较图。从图中可以看出，铅酸电池的能量密度最低，镍镉和镍氢电池的能量密度较铅酸电池有所提高，锂离子电池具有最高的能量密度。另外，铅和镉都有毒；同时，铅酸电池质量大、循环寿命有限，镍镉电池存在严重的记忆效应，这些都决定了这两种电池必将退出历史的舞台。镍氢电池在诸多方面优于镍镉电池，但是其放电电压低、自放电率高以及循环寿命有限，这在一定程度上限制了其更大规模的应用。锂离子电池具有能量密度和工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、工作温度范围宽、绿色环保等优点[2.3]，已经被广泛用于手机、笔记本电脑、照相机、摄像机等便携式电子产品上。

……

《高安全性钛酸锌锂储能器件》全面而翔实地介绍了高安全性锂离子电池负材料，提出了抑制LZTO容量攀升的方法，这有助于研究和开发具有安全性高且循环稳定性好的LZTO负材料，对在混合动力电动汽车、纯电动汽车等领域有重大需求的高安全性锂离子电池的研究和开发具有重要意义。