锂空气电池

第1章  锂空气电池概述1
1.1　锂空气电池简介2
1.2　锂空气电池的发展历程3
1.3　锂空气电池的分类8
1.3.1　非水系电解质锂空气电池8
1.3.2　水系电解质锂空气电池9
1.3.3　全固态电解质体系锂空气电池10
1.3.4　复合电解质体系锂空气电池10
1.4　锂空气电池的表征技术11
1.4.1　X 射线衍射11
1.4.2　拉曼光谱12
1.4.3　微分电化学质谱14
1.4.4　扫描电子显微镜和透射电子显微镜14
1.4.5　X 射线光电子能谱17
1.4.6　红外光谱19
1.4.7　核磁共振19
1.4.8　原子力显微镜19
1.5　锂空气电池的机遇和挑战21
参考文献23
第2章  非水系锂空气电池31
2.1　非水系锂空气电池工作原理32
2.1.1　非水系锂空气电池的充放电过程32
2.1.2　非水系锂空气电池的理论比容量和能量密度33
2.2　非水系锂空气电池正极结构及材料35
2.2.1　非水系锂空气电池理想正极的构筑35
2.2.2　非水系锂空气电池正极催化剂37
2.3　非水系锂空气电池负极材料90
2.3.1　锂空气电池中锂金属负极面临的问题90
2.3.2　锂空气电池锂负极的保护策略91
2.4　非水系锂空气电池电解液103
2.4.1　有机碳酸酯类电解液103
2.4.2　酰胺类电解液105
2.4.3　二甲基亚砜类电解液107
2.4.4　醚类电解液108
2.4.5　离子液体电解液110
2.4.6　电解液添加剂111
2.5　非水系锂空气电池隔膜111
2.5.1　多孔隔膜112
2.5.2　陶瓷/玻璃电解质隔膜113
2.6　小结与展望116
参考文献117
第3章  水系锂空气电池145
3.1　水系锂空气电池工作原理146
3.2　水系锂空气电池正极材料147
3.2.1　酸性电解液下的正极材料147
3.2.2　碱性电解液下的正极材料148
3.3　水系锂空气电池负极材料和隔膜151
3.3.1　无机固态锂离子电解质隔膜151
3.3.2　缓冲层158
3.4　水系锂空气电池电解液160
3.4.1　酸性电解液160
3.4.2　碱性电解液161
3.5　小结与展望163
参考文献164
第4章  全固态锂空气电池168
4.1　全固态锂空气电池结构及工作原理169
4.2　全固态锂空气电池正极结构及材料170
4.3　全固态锂空气电池固体电解质173
4.3.1　氧化物固体电解质174
4.3.2　硫化物固体电解质179
4.3.3　聚合物固体电解质182
4.3.4　固体电解质的化学稳定性183
4.4　全固态锂空气电池电极反应机理及电极/电解质界面186
4.4.1　全固态锂空气电池中的电极反应机理186
4.4.2　正极与固体电解质的界面188
4.4.3　负极与固体电解质的界面189
4.5　小结与展望196
参考文献196
第5章  复合锂空气电池204
5.1　复合锂空气电池的工作原理205
5.2　复合锂空气电池正极结构及材料207
5.2.1　有机-水系酸性电解液复合锂空气电池正极207
5.2.2　有机-水系碱性电解液复合锂空气电池正极209
5.3　复合锂空气电池负极材料212
5.3.1　缓冲层213
5.3.2　合金化结构214
5.3.3　电解液修饰和固液界面设计214
5.3.4　锂金属负极的结构设计216
5.4　复合锂空气电池电解液217
5.4.1　负极有机电解液217
5.4.2　正极水系碱性电解液219
5.4.3　正极水系酸性电解液221
5.5　复合锂空气电池固体电解质隔膜224
5.5.1　超离子导体型固体电解质225
5.5.2　石榴石型固体电解质227
5.5.3　钙钛矿型固体电解质230
5.6　小结与展望231
参考文献232
第6章  锂空气电池的理论模拟与计算243
6.1　过氧化锂的固有性质244
6.1.1　模型结构244
6.1.2　电子结构247
6.1.3　生长机制251
6.2　正极催化剂252
6.2.1　催化剂对氧还原/析出过程的影响252
6.2.2　催化剂对过氧化锂生长过程的影响264
6.3　电解液266
6.3.1　溶剂266
6.3.2　盐离子278
6.3.3　痕量水281
6.4　负极281
6.5　小结与展望283
参考文献284
第7章  锂空气电池的设计及应用292
7.1　空气电极294
7.1.1　活性材料295
7.1.2　非活性成分300
7.2　锂空气电池的保护302
7.2.1　阻水透氧膜303
7.2.2　金属锂的保护305
7.3　锂空气电池的结构306
7.4　柔性锂空气电池310
7.5　密闭锂空气电池319
7.6　小结与展望321
参考文献321
第8章  锂二氧化碳电池326
8.1　锂二氧化碳电池的工作原理328
8.1.1　二氧化碳的电化学还原328
8.1.2　二氧化碳的电化学析出332
8.2　锂二氧化碳电池正极材料334
8.2.1　碳材料334
8.2.2　催化剂材料337
8.3　锂二氧化碳电池负极材料341
8.4　锂二氧化碳电池电解液343
8.4.1　有机碳酸酯类电解液343
8.4.2　醚类电解液343
8.4.3　砜类电解液345
8.4.4　其他体系电解液346
8.5　小结与展望347
参考文献347
索引356