碱金属电池关键材料基础与应用

第1章绪论/001

第2章碱金属电池概述和工作原理/005
2.1碱金属电池的分类007
2.2碱金属电池的原理008
2.2.1碱金属离子电池008
2.2.2碱金属硫电池009
2.2.3碱金属空气电池011
2.2.4碱金属负极012
参考文献013

第3章电池材料的制备方法/014
3.1固相制备法014
3.1.1机械化学法014
3.1.2高温固相反应法016
3.1.3中温固相反应法016
3.1.4低温固相反应法016
3.1.5碳热还原法017
3.1.6熔融浸渍法018
3.1.7固相配位反应法018
3.1.8固相燃烧合成法018
3.1.9小结019
3.2液相制备法020
3.2.1水热法020
3.2.2溶剂热法021
3.2.3离子热法022
3.2.4微波合成法023
3.2.5静电纺丝法023
3.2.6模板法025
3.2.7溶胶-凝胶法026
3.2.8聚合物前驱体法027
3.2.9共沉淀法028
3.2.10喷雾干燥法028
3.2.11微乳液法029
3.2.12溶液燃烧合成法031
3.2.13超临界流体法032
3.2.14小结033
3.3气相制备法034
3.3.1化学气相沉积034
3.3.2物理气相沉积036
3.3.3小结0373.4其他合成方法037
3.4.1超声化学法037
3.4.2流变相反应法038
3.4.3冷冻干燥法038
3.4.4瞬间高温焦耳热技术039
3.5小结040
参考文献041

第4章电池材料的表征/044
4.1电化学表征方法044
4.1.1充放电测试044
4.1.2循环伏安法045
4.1.3电化学阻抗技术047
4.1.4恒电流间歇滴定技术和恒电位间歇滴定技术048
4.1.5控制电流技术048
4.2材料表征方法050
4.2.1晶体场理论050
4.2.2晶体结构050
4.2.3典型锂离子电池材料结构051
4.2.4X射线衍射技术053
4.2.5X射线光电子能谱分析技术053
4.2.6热重分析测试技术055
4.2.7光学显微镜技术056
4.2.8扫描电子显微镜技术057
4.2.9透射电子显微镜技术058
4.2.10红外光谱分析技术060
4.2.11拉曼光谱分析技术060
4.2.12扫描探针技术061
4.2.13原子力显微镜063
4.2.14质谱分析063
4.2.15电感耦合等离子体发射光谱分析064
4.2.16元素分析技术065
4.2.17核磁共振分析技术066
4.2.18气体吸附法066
4.2.19联用表征技术068
4.2.20电化学原位表征技术069
参考文献074

第5章锂离子电池/076
5.1锂离子电池概论076
5.2正极材料077
5.2.1钴锂氧化物077
5.2.2镍锂氧化物078
5.2.3锰锂氧化物080
5.2.4钒锂氧化物081
5.2.55V正极材料082
5.2.6聚阴离子正极材料082
5.2.7其他正极材料083
5.3负极材料084
5.3.1碳材料084
5.3.2插入型088
5.3.3转化型089
5.3.4合金型090
5.3.5其他负极材料094
5.4隔膜097
5.5电解液099
5.6展望101
参考文献103

第6章钠离子电池/105
6.1引言1056.2正极材料107
6.2.1聚阴离子材料108
6.2.2层状氧化物材料NaxMO2110
6.2.3隧道型氧化物材料Na0.44MnO2111
6.2.4氟化磷酸盐和焦磷酸盐正极材料112
6.2.5其他正极材料113
6.3负极材料114
6.3.1嵌入类材料114
6.3.2合金类材料116
6.3.3转化类材料117
6.4隔膜118
6.5展望120
参考文献121

第7章碱金属硫电池/122
7.1引言122
7.2锂硫电池124
7.2.1锂硫电池中的电化学反应124
7.2.2锂硫电池的技术挑战125
7.2.3正极126
7.2.4电解质128
7.2.5锂金属负极128
7.3钠硫电池129
7.3.1钠硫电池原理130
7.3.2室温钠硫电池的挑战与措施131
7.3.3正极132
7.3.4电解质134
7.3.5负极、隔膜、集流体135
7.4钾硫电池136
7.4.1正极137
7.4.2电解质138
7.4.3钾金属负极138
7.5小结138
参考文献139

第8章金属空气电池 /141
8.1引言141
8.2锂空气电池142
8.2.1概述142
8.2.2锂空气电池的工作原理143
8.2.3组成144
8.2.4分类145
8.2.5锂空气电池的优点145
8.2.6应用与发展前景146
8.3钠空气电池147
8.3.1概述147
8.3.2钠空气电池的工作原理147
8.3.3钠空气电池的优点147
8.3.4应用与发展前景148
8.4钾空气电池149
8.4.1概述149
8.4.2钾空气电池的工作原理149
8.4.3钾空气电池的优点150
8.4.4应用与发展前景151
8.5锌空气电池152
8.5.1概述152
8.5.2锌空气电池的工作原理152
8.5.3分类153
8.5.4锌空气电池的优点154
8.5.5影响锌空气电池使用寿命的因素154
8.5.6应用与发展前景155
8.6小结156
参考文献157

第9章碱金属负极/158
9.1锂金属负极159
9.1.1锂枝晶问题159
9.1.2锂枝晶的形成机理161
9.1.3成核后枝晶生长速率的影响因素162
9.1.4枝晶生长的外部影响因素163
9.1.5抑制锂枝晶的策略164
9.1.6锂金属负极在全电池中的应用168
9.2钠金属负极170
9.2.1钠金属负极的挑战170
9.2.2抑制钠枝晶的策略172
9.2.3钠金属负极在全电池中的应用174
9.3钾金属负极175
9.3.1钾金属负极面临的问题176
9.3.2钾金属负极在全电池中的应用176
9.4小结177
参考文献177

第10章其他新型二次电池/182
10.1钾离子电池182
10.1.1概述182
10.1.2正极材料182
10.1.3负极材料187
10.1.4小结188
10.2镁离子电池188
10.2.1概述188
10.2.2正极材料188
10.2.3负极材料192
10.2.4小结192
10.3铝离子电池192
10.3.1概述192
10.3.2非水系铝离子电池193
10.3.3水系铝离子电池194
10.3.4小结195
10.4锌离子电池195
10.4.1概述195
10.4.2水系锌离子电池典型正极材料195
10.4.3非水系锌离子电池196
10.4.4固态锌离子电池197
10.4.5小结197
10.5钙离子电池197
10.5.1概述197
10.5.2研究现状197
10.5.3小结199
参考文献199