水系锌基电池关键材料与器件 9787122428769

能源是人类生存与经济发展的物质基础之一。现今，化石燃料的开发使用带来的环境问题和能源危机已然成为人类社会必须面对的巨大挑战。我国从国家发展和安全战略高度，提出了2030年前实现二氧化碳排放达到峰值，争取在2060年前实现碳中和的“双碳”目标。储能是可再生能源高占比电网系统、提高风能、光能等清洁能源消纳水平、推动新能源汽车等产业发展的关键。储能技术是未来综合能源系统发展的核心技术，也是我国实现能源变革的重要内容和实现“双碳”目标的关键环节之一，将深刻影响到未来国家的能源结构和能源安全。 
储能电池是储能系统中的能量存储单元，为储能产业链核心环节之一。过去的半个世纪，以锂离子电池为代表的电化学储能电池体系得到了极大的发展。然而，在各式新能源产业快速发展的今天，对储能电池的各项性能均提出了更高的要求，新型储能电池的发展迫在眉睫。水系锌基电池基于水系电解液和锌金属负极的本征物理化学特性，在能量密度、安全性、成本、环境友好性等方面表现出显著优势，因而在规模储能、电动汽车、航空航天等领域具有广泛的应用前景。水系锌基电池是目前电化学能量存储领域的前沿热点方向，关键材料和器件设计均取得了巨大的进展。总结现有的研究进展和问题、不足，对未来水系锌基电池的产业化和实用化具有重要意义。 
本书围绕水系锌基电池的基础理论和前沿发展，系统阐述了水系锌基电池在电化学理论层面、关键材料层面、电池器件层面、产业应用层面的基础知识和研究现状，并提出了领域发展的前瞻性建议。本书共分6章，第1章介绍了水系锌基电池的基本概念以及产业应用现状；第2章系统介绍了水系锌基电池锌金属负极的基础特性、反应机理、目前存在的问题和相应的优化策略；第3章系统介绍了水系锌基电池水系电解液的电化学基础、电解液组分设计研究进展、存在的关键问题、优化目标和思路；第4章系统阐述了基于转化反应、催化反应、插层反应、电容性吸附反应、混合机理的水系锌基电池关键正极材料；第5章从产业实用化角度，介绍了水系锌基电池器件的结构和封装进展；第6章系统介绍了真实评价水系锌基电池性能的科学标准，以及未来水系锌基电池的发展方向和所面临的挑战。 
本书内容详实丰富，力求从基础理论、前沿科学、产业应用技术的现状和发展趋势对水系锌基电池进行全方位的梳理和解读。从内容的选择上，兼顾关键科学理论和实际器件应用，既注重对基础电化学、材料学知识和研究方法的介绍，同时又紧紧围绕前沿方向的最新进展。本书可作为电化学、能源材料、储能技术等研究方向的研究生的基础教材，也可供从事电化学储能材料与器件领域科学研究和技术研发的科技工作者参考。本书还有助于启迪电化学储能基础理论和应用的创新思维，以应对我国储能产业快速发展带来的机遇和挑战。 
本书的完成要感谢多位老师的指导和帮助。全书由胡文彬教授和丁佳教授负责内容体系设置统稿和定稿工作，吴忠副教授、韩晓鹏研究员、邓意达教授、郑学荣教授、丁佳教授、陈亚楠副教授、钟澄教授参与各章节编撰工作。以上专家均长期在能源新材料与器件领域第一线从事科学研究工作，他们为保证本书的内容质量和顺利完成付出了艰辛的劳动，在此一并致谢。此外，在本书的编写过程中，多位专家学者审阅了书稿并给出了宝贵意见，由于篇幅原因，未能一一列出，在此一并致以最诚挚的谢意。 
一方面，因为编者经验不足，另一方面，因为水系锌基电池仍在快速发展，新的知识和研究进展不断涌现，本书中难免存在疏漏之处，希望专家和同行们见谅并提出宝贵意见，以便及时补充和修改。 

编者 
2022年10月 

《水系锌基电池关键材料与器件》对水系锌基电池的基础知识和前沿进展进行了系统介绍。内容包括水系锌基电池基本概念，锌负极、正极、电解液等关键材料，电池器件的结构与封装，电池体系的产业应用，以及对水系锌基电池未来发展方向和挑战的分析。全书内容丰富，从电化学理论、关键材料、应用器件等各个层面全面展现了水系锌基储能电池体系的基础知识和研究进展。本书可作为高等院校和科研机构中从事材料、环境、能源专业相关领域教学和研究的教师和研究生的教学和学习教材，也可供企事业单位中从事新型储能电池研究或生产的科技工作者、工程技术人员参考。