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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　《新型儲(chǔ)能材料》是高等學(xué)校材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)規(guī)劃教材。本書(shū)根據(jù)當(dāng)前儲(chǔ)能材料領(lǐng)域最新研究進(jìn)展，結(jié)合國(guó)家儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，在闡述新型儲(chǔ)能材料相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，從基本構(gòu)成、工作原理、應(yīng)用、最新進(jìn)展以及我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀等方面著重介紹了具有重要意義和發(fā)展前景的儲(chǔ)能器件以及應(yīng)用于其中的新型儲(chǔ)能材料，包括鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鋰硫電池、鋰空氣電池、鈉離子電池、鋁離子電池、鋅離子電池等電池體系的關(guān)鍵材料以及超級(jí)電容器關(guān)鍵材料和相變儲(chǔ)能材料。本書(shū)適合作為高等學(xué)校材料類(lèi)、能源類(lèi)、化學(xué)化工類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)用書(shū)，同時(shí)也適合作為新能源、電化學(xué)儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)、規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域研究與應(yīng)用人員的參考書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

　　任玉榮，1973 年，中國(guó)科學(xué)院工學(xué)博士，加州大學(xué)洛杉磯分校訪問(wèn)學(xué)者，教授/博導(dǎo)。常州大學(xué)學(xué)科建設(shè)辦公室主任。江蘇省“六大人才高峰”高層次人才培養(yǎng)對(duì)象，江蘇省第五期 “333 高層次人才培養(yǎng)工程”培養(yǎng)對(duì)象，江蘇省“青藍(lán)工程”中青年學(xué)術(shù)帶頭人。主要研究方向：能量轉(zhuǎn)換材料以及新型電池的設(shè)計(jì)與研究簡(jiǎn)介：從事儲(chǔ)能材料與能源化學(xué)及高能電池的研究，針對(duì)鈉、鋰、鎂等無(wú)機(jī)材料的化學(xué)能/電能儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化所存在的反應(yīng)活性低、動(dòng)力學(xué)緩慢、物質(zhì)輸運(yùn)和電荷傳遞受限等科學(xué)與技術(shù)難題，開(kāi)展能量高效儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化探索研究，通過(guò)化學(xué)、納米和能源的交叉學(xué)科研究，探索使用新材料，來(lái)提升能量轉(zhuǎn)化效率與能量?jī)?chǔ)存密度，從而優(yōu)化電池效能。在 Journal of Energy Chemistry，journal of power sources， Electrochimica acta， Material letter， Journal of solid state electrochemistry， Science in China Series B： Chemistry 等國(guó)際期刊上發(fā)表SCI 論文 30 余篇，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利 9 件，主持國(guó)家自然科學(xué)基金 4 項(xiàng)，其中重大研究計(jì)劃 1 項(xiàng)，主持省部級(jí)以上項(xiàng)目 8 項(xiàng)，主持完成企業(yè)委托項(xiàng)目 3 項(xiàng)，獲省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)，三等獎(jiǎng) 1 項(xiàng)。已指導(dǎo)博士研究生 1 名，碩士生 15 名， 2人獲國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金。全國(guó)“互聯(lián)網(wǎng) ”競(jìng)賽銅獎(jiǎng) 1 項(xiàng)（第*二指導(dǎo)老師）。

圖書(shū)目錄

第1章新能源時(shí)代與儲(chǔ)能技術(shù)
1.1能源的定義和分類(lèi) 1
1.2新能源和新能源技術(shù) 2
1.2.1新能源 2
1.2.2新能源技術(shù) 2
1.3儲(chǔ)能技術(shù)的價(jià)值與類(lèi)型 3
1.3.1發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)的重要意義 3
1.3.2儲(chǔ)能技術(shù)的分類(lèi)與應(yīng)用 4
1.4儲(chǔ)能材料及發(fā)展現(xiàn)狀 13
1.4.1儲(chǔ)能材料 13
1.4.2儲(chǔ)能材料發(fā)展現(xiàn)狀 14
習(xí)題與思考題 16
參考文獻(xiàn) 16
第2章化學(xué)電源概論
2.1化學(xué)電源的工作原理、組成與分類(lèi) 18
2.1.1化學(xué)電源的工作原理 18
2.1.2化學(xué)電源的組成 19
2.1.3化學(xué)電源的表示方法 20
2.1.4化學(xué)電源的分類(lèi) 21
2.2化學(xué)電源的應(yīng)用與發(fā)展 22
2.2.1化學(xué)電源的應(yīng)用 22
2.2.2化學(xué)電源的發(fā)展 23
2.3化學(xué)電源的性能 25
2.3.1電動(dòng)勢(shì)與開(kāi)路電壓 25
2.3.2內(nèi)阻 27
2.3.3放電電壓與充電電壓 27
2.3.4容量與比容量 29
2.3.5能量與比能量 31
2.3.6功率與比功率 34
2.3.7效率與壽命 35
2.3.8儲(chǔ)存性能與自放電 36
習(xí)題與思考題 37
參考文獻(xiàn) 37
第3章鉛酸電池和鎳氫電池
3.1鉛酸電池 38
3.1.1基本構(gòu)成和工作原理 38
3.1.2鉛酸電池的失效機(jī)理 39
3.1.3鉛碳電池 40
3.1.4鉛酸蓄電池的應(yīng)用 43
3.2鎳氫電池 43
3.2.1工作原理 43
3.2.2負(fù)極材料——儲(chǔ)氫合金 45
3.2.3正極材料——氫氧化鎳 49
3.2.4鎳氫電池的應(yīng)用 51
習(xí)題與思考題 51
參考文獻(xiàn) 52
第4章鋰離子電池
4.1鋰離子電池的結(jié)構(gòu)及工作原理 54
4.2鋰離子電池正極材料 54
4.2.1過(guò)渡金屬氧化物正極材料 57
4.2.2聚陰離子正極材料 72
4.2.3無(wú)鋰轉(zhuǎn)化型正極材料 75
4.3鋰離子電池負(fù)極材料 77
4.3.1簡(jiǎn)介 77
4.3.2負(fù)極材料的分類(lèi) 78
4.3.3碳基負(fù)極材料 79
4.3.4鈦基負(fù)極材料 83
4.3.5硅基負(fù)極材料 86
4.3.6錫基負(fù)極材料 90
4.4電解質(zhì)材料 93
4.4.1電解質(zhì)種類(lèi) 93
4.4.2液態(tài)電解質(zhì) 94
4.4.3凝膠聚合物電解質(zhì) 101
4.4.4固態(tài)聚合物電解質(zhì) 103
4.4.5無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì) 110
4.4.6展望 113
4.5隔膜材料 114
4.5.1鋰離子電池隔膜材料的種類(lèi) 114
4.5.2鋰離子電池隔膜的主要性能指標(biāo) 117
4.5.3鋰離子電池隔膜的預(yù)處理方法 119
4.5.4鋰離子電池隔膜發(fā)展趨勢(shì) 120
4.6電池黏結(jié)劑 120
4.6.1簡(jiǎn)介 120
4.6.2線性聚合物黏結(jié)劑 121
4.6.3交聯(lián)聚合物黏結(jié)劑 121
4.6.4支化和超分子聚合物黏結(jié)劑 124
4.6.5導(dǎo)電聚合物黏結(jié)劑 125
習(xí)題與思考題 128
參考文獻(xiàn) 130
第5章鋰硫電池與鋰空氣電池
5.1鋰硫電池 142
5.1.1鋰硫電池概述 142
5.1.2典型的硫正極復(fù)合材料 149
5.1.3鋰硫電池電解質(zhì) 161
5.1.4鋰硫電池負(fù)極 165
5.1.5鋰硫電池器件進(jìn)展 169
5.2鋰空氣電池 170
5.2.1鋰空氣電池的發(fā)展歷程 170
5.2.2鋰空氣電池的工作原理 171
5.2.3鋰空氣電池正極材料 172
5.2.4鋰空氣電池電解液 173
5.2.5鋰負(fù)極 173
5.2.6鋰空氣電池的研究現(xiàn)狀及面臨挑戰(zhàn) 174
習(xí)題與思考題 174
參考文獻(xiàn) 175
第6章其他新型儲(chǔ)能電池體系
6.1鈉離子電池 179
6.1.1鈉離子電池簡(jiǎn)介 179
6.1.2鈉離子電池正極材料 181
6.1.3鈉離子電池負(fù)極材料 189
6.1.4鈉離子電池電解液 195
6.2鋁離子電池 198
6.2.1鋁離子電池發(fā)展歷史及原理 198
6.2.2鋁離子電池正極材料 199
6.2.3鋁離子電池負(fù)極材料 201
6.2.4鋁離子電池電解液體系 201
6.2.5鋁離子電池應(yīng)用進(jìn)展及挑戰(zhàn) 202
6.3鋅離子電池 203
6.3.1簡(jiǎn)介 203
6.3.2鋅離子電池正極材料 205
6.3.3鋅離子電池負(fù)極材料 207
6.3.4水性電解液 207
6.3.5隔膜 207
6.3.6總結(jié)與展望 207
習(xí)題與思考題 208
參考文獻(xiàn) 208
第7章超級(jí)電容器
7.1概述 213
7.1.1發(fā)展歷史 214
7.1.2工作原理及分類(lèi) 214
7.1.3超級(jí)電容器的主要特點(diǎn) 219
7.2雙電層超級(jí)電容器電極材料 219
7.2.1活性炭 220
7.2.2碳納米管 221
7.2.3石墨烯 222
7.2.4炭氣凝膠 224
7.3贗電容超級(jí)電容器電極材料 224
7.3.1過(guò)渡金屬氧化物 224
7.3.2過(guò)渡金屬硫、磷、硒化物 225
7.3.3過(guò)渡金屬碳（氮）化物 226
7.3.4導(dǎo)電聚合物 226
7.4其他新型電極材料 229
7.4.1金屬有機(jī)骨架材料 229
7.4.2共價(jià)有機(jī)骨架材料 230
7.4.3黑磷 231
7.5微型結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器器件結(jié)構(gòu)與性能 232
7.5.1一維纖維狀MSC 232
7.5.2二維平面MSC 233
7.6超級(jí)電容器的應(yīng)用 234
7.6.1超級(jí)電容器在可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用 234
7.6.2超級(jí)電容器在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 235
7.6.3超級(jí)電容器在交通領(lǐng)域的應(yīng)用 235
習(xí)題與思考題 236
參考文獻(xiàn) 236
第8章相變儲(chǔ)能材料
8.1相變儲(chǔ)能方式 239
8.2相變儲(chǔ)能材料的相變形式 240
8.2.1固-液相變 240
8.2.2液-氣相變 240
8.2.3固-氣相變 241
8.2.4固-固相變 241
8.3相變儲(chǔ)能材料的分類(lèi) 241
8.3.1固－液相變材料 242
8.3.2固-固相變材料 243
8.4相變儲(chǔ)能材料的制備方法 245
8.4.1熔融共混法 245
8.4.2吸附法 246
8.4.3微膠囊法 246
8.4.4溶膠－凝膠法 247
8.4.5插層法 247
8.4.6燒結(jié)法 247
8.4.7化學(xué)連接法 248
8.5相變儲(chǔ)能材料的應(yīng)用 248
8.5.1節(jié)能型建筑類(lèi)材料 248
8.5.2儲(chǔ)冷系統(tǒng) 249
8.5.3余熱收集系統(tǒng) 250
8.5.4相變紡織材料 250
8.6相變儲(chǔ)能材料的研究方法 251
習(xí)題與思考題 252
參考文獻(xiàn) 252
本書(shū)思政元素