锂空气电池

第1章绪论001
1．1锂空气电池的能量密度001
1．2锂空气电池的发展007
1．3锂空气电池的关键问题和应用前景013
参考文献017

第2章非水电解液019
2．1引言019
2．2有机强酸酯类电解液020
2．3稳定电解液025
2．3．1醚类029
2．3．2离子液体031
2．3．3酰氨基类034
2．3．4砜类039
2．3．5二甲基亚砜类041
2．3．6锂盐电解质045
2．4电解液的稳定性047
2．5小结与展望048
参考文献049

第3章有机体系锂空气电池中的正极电化学过程053
3．1引言053
3．2基于碳阴极的锂空气电池电化学过程057
3．2．1恒流充放电过程057
3．2．2放电充电化学过程063
3．3电解液稳定性065
3．3．1DEMS稳定性065
3．3．2循环性能070
3．3．3关于电解液稳定性的理论072
3．4正极稳定性075
3．5空气中的污染物对锂空气电池的影响078
3．5．1H2O的影响078
3．5．2CO2的影响079
3．5．3选择性透氧层的前景080
3．6基础电化学082
3．6．1机理082
3．6．2动力学过电势088
3．6．3第一性原理过电势090
3．6．4电催化作用092
3．7电荷传输限制093
3．7．1Li2O2电荷传输的实验研究094
3．7．2电荷传输的理论模型096
3．7．3极化子的电荷传输098
3．7．4Li2O2电荷传输问题099
3．8小结和展望100
参考文献101

第4章锂空气电池中氧的还原/析出反应动力学过程及产物105
4．1可充电锂空气电池的能量密度、功率密度及其所面临的挑战105
4．2锂空气电池放电过程动力学及放电产物110
4．2．1碳电极上的氧还原反应动力学110
4．2．2小倍率、低过电势下放电反应产物112
4．2．3大倍率、高过电势条件下的放电产物116
4．3锂空气电池中放电态正极的表面化学118
4．3．1与Li2O2形貌相关的表面化学118
4．3．2Li2O2和碳之间的化学反应119
4．3．3Li2O2与醚类电解液的化学反应123
4．3．4固态锂空气电池的原位APXPS研究125
4．4放电产物形貌和其表面化学性质对Li2O2氧化的影响127
4．5高过电势下充电制约因素的原位TEM研究133
4．6小结和展望134
参考文献135

第5章原子理论和第一性原理：锂空气电池的计算研究139
5．1引言139
5．2Li2O2性质140
5．2．1过电势140
5．2．2电子电导率143
5．3电催化剂147
5．3．1碳147
5．3．2贵金属148
5．3．3过渡金属氧化物148
5．4电解液150
5．5小结与展望150
参考文献151

第6章基于锂保护电极的锂空气电池155
6．1引言155
6．2金属空气电池的前景与问题155
6．3锂空气电池：水系与非水系156
6．3．1非水体系锂空气电池158
6．3．2水系锂空气电池163
6．4小结与展望170
参考文献172

第7章水系锂空气电池的空气电极174
7．1引言174
7．2正极电化学反应175
7．3充/放电过程中的空气电极176
7．3．1放电反应176
7．3．2充电反应176
7．4电解液的影响178
7．4．1充电反应178
7．4．2放电反应180
7．4．3CO2的影响180
7．4．4放电产物的影响180
7．4．5水分管理181
7．5复合空气电极182
7．6小结与展望183
参考文献183

第8章水系锂空气电池的固体电解质185
8．1引言185
8．2NASICON类水中稳定锂离子固体电解质：LATP186
8．3石榴石型水溶液稳定锂离子导体固体电解质：Li7La3Zr2O12 191
8．4锂离子固体电解质薄片的制备194
8．5水系可充电锂空气电池性能197
参考文献201

第9章全固态锂空气二次电池203
9．1引言203
9．2全固态电池204
9．3电池材料204
9．3．1负极205
9．4电解质（膜）205
9．5氧气电极（正极）206
9．5．1电化学催化206
9．5．2LAGP的电催化性能207
9．6电池反应和开路电压209
9．7电池设计211
9．8密封电池的电化学性能212
9．8．1能量效率212
9．8．2循环性能212
9．8．3温度的影响213
9．8．4库伦效率（CE）215
9．9小结与展望216
参考文献216

第10章一次锂空气电池218
10．1引言218
10．2空气电极222
10．2．1不同碳材料的比表面积和孔隙比223
10．2．2微观结构226
10．2．3表面修饰（能量密度/功率密度）229
10．3电解液231
10．3．1非水系液态电解液233
10．3．2聚合物和固态电解质235
10．3．3离子液体236
10．3．4水系及混合体系电解液237
10．4设计238
10．5挑战及展望243
参考文献244

第11章锂空气电池系统概述：氧气处理的要求与技术248
11．1引言248
11．2系统的设计及目标249
11．3从活性物质到汽车系统253
11．4密封式锂空气电池中的O2储存256
11．5开放式锂空气电池中的O2分离260
11．6小结与展望262
参考文献263

索引265