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『簡體書』钠离子电池基础与应用

書城自編碼: 3908418
分類: 簡體書→大陸圖書→工業技術一般工业技术
作者: 伊廷锋 主编 魏婷婷、谢颖 副主编
國際書號(ISBN): 9787122436061
出版社: 化学工业出版社
出版日期: 2023-10-01

頁數/字數: /
書度/開本: 16开 釘裝: 平装

售價:NT$ 773

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編輯推薦:
钠离子电池与锂离子电池的结构相似,但是成本低廉,适用于大规模的储能领域,成为近年来人们关注的热点之一。本书邀请国内知名专家编写,详细介绍了多种钠离子电池电极材料以及电解质等材料的设计、制备与性能表征,并简要介绍了第 一性计算原理在电池设计中的应用,对于相关的产品开发具有指导价值。
內容簡介:
钠离子电池作为锂离子电池的低价替代品,受到广泛关注,并在相关领域展现出足够的竞争优势。钠离子电池的性能主要取决于电极材料的结构与性能,故而本书在全面介绍钠离子电池各部分的基础上,着重对钠离子电池的正极材料和负极材料进行了介绍,阐述了相关材料结构和组成对于其电化学性能的影响,并结合相关的表征手段,对相关的半电池和全电池的性能进行了分析和比较。本书适宜从事高性能电池材料以及材料、物理、能源等相关专业的科研人员参考。
關於作者:
伊廷锋,山东临沂人,东北大学教授(三级)、博士生导师,主要研究方向为新能源材料及其第一性原理计算。先后人选安徽省教坛新秀、安徽省技术领军人才、江苏省双创人才、河北省333人才工程第二层次人选、河北省普通本科院校教学名师、河北省师德标兵、2019年度科睿唯安(Clarivate Analytics)材料科学(Materials Science)领域和交叉领域(Cross Field) Top 1%审稿人”、“ Worlds Top 2% Scientists 2022”、全球顶尖前10万名科学家,获第十四届河北省青年科技奖。担任《物理化学学报》编委,《 稀有金属材料与工程》青年编委。主持或主持完成国家自然科学基金项目5项,省部级项目6项,企业产学研项目6项。近年来,在Advanced Functional Material、Applied Catalysis B: Environ-mental、Nano Energy、Science Bulletin、Nano Today、Energy Storage Materials等国际期刊上发表第一/通讯作者SCI收录论文200余篇 ,被引用9300余次,H因子48,23篇论文人选ESI高引论文,6篇论文入选BSI热点论文,授权排名第一发明专 利14项。作为主编编写的<锂离子电池电极材料》一书人选“十三五”国家重点出版物出版规划项目,获2020年度化学工业出版社优秀图书奖。
目錄
第1章钠离子电池概述1
1.1钠离子电池概述1
1.1.1钠离子电池的发展简史1
1.1.2钠离子电池的组成及原理2
1.1.3钠离子电池的优缺点5
1.2钠离子电池电极材料的表征与测试方法6
1.2.1物理表征方法6
1.2.2电化学表征方法7
1.2.3电极材料活化能的计算10
1.3原位表征技术11
参考文献19
第2章碳基负极材料21
2.1石墨类碳材料21
2.2无定形碳材料30
2.2.1硬碳31
2.2.2软碳34
2.3其他类碳材料35
参考文献40
第3章钛基负极材料及转化反应机制负极材料45
3.1NaxTiOy类材料45
3.1.1Na2Ti3O745
3.1.2Na2Ti6O1350
3.2LixTiOy类材料53
3.3Ti基磷酸盐材料57
3.4其他钛基材料62
3.5转化反应型负极材料66
3.5.1反应机理66
3.5.2过渡金属金属氧化物67
3.5.3金属硫化物79
3.5.4金属硒化物83
参考文献102
第4章合金化反应机制负极材料及其他负极材料108
4.1合金化反应机制负极材料108
4.1.1P109
4.1.2Bi115
4.1.3Sn118
4.1.4Sb123
4.2其他负极材料138
4.3有机类材料148
4.3.1羰基(CO)化合物148
4.3.2亚胺(CN)150
4.3.3偶氮(NN)衍生物151
4.3.4其他有机负极材料153
参考文献157
第5章层状氧化物正极材料165
5.1P2型过渡金属氧化物168
5.2O3型氧化物181
5.3双相层状氧化物197
5.4隧道型氧化物204
参考文献210
第6章聚阴离子型正极材料216
6.1磷酸盐型化合物216
6.1.1NaFePO4216
6.1.2NASICON型材料Na3V2(PO4)3219
6.2焦磷酸盐型化合物224
6.2.1NaMP2O7(M=Fe,Ti,V)224
6.2.2Na2MP2O7(M=Fe,Co,Mn,Cu)225
6.2.3Na4M3(PO4)2P2O7(M=Fe,Co,Ni)229
6.2.4氟磷酸盐231
6.3硫酸盐型化合物236
6.3.1氟硫酸盐236
6.3.2过渡金属硫酸盐NaxMy(SO4)z(M=Fe,Mn,Co,Ni)238
6.3.3羟基硫酸盐242
6.4混合型化合物242
6.4.1碳磷酸盐Na3M(PO4)(CO3)(M=Mg,Mn,Fe,Co,Ni,Cu)242
6.4.2草酸盐245
参考文献247
第7章普鲁士蓝类正极材料250
7.1AxFe\\[Fe(CN)6\\]正极材料252
7.2AxMn\\[Fe(CN)6\\]正极材料268
7.3AxCo\\[Fe(CN)6\\]正极材料271
7.4AxM\\[Fe(CN)6\\](M=Ni,Cu,Zn)正极材料274
7.5AxNiyMnz\\[Fe(CN)6\\](y+z≤1)正极材料278
参考文献283
第8章钠离子电池其他正极材料287
8.1有机化合物类正极材料287
8.2其他正极材料295
参考文献296
第9章钠离子电池电解液及电极/电解液界面298
9.1概述298
9.2有机液体电解液300
9.2.1酯类电解液301
9.2.2醚类电解液304
9.3离子液体308
9.4电解质盐314
9.5固态电解质317
9.5.1聚合物电解质317
9.5.2无机固态电解质323
9.5.3复合电解质328
9.6电极-电解质界面334
参考文献348
第10章钠离子电池其他材料355
10.1隔膜355
10.2黏结剂及导电剂366
10.3集流体370
参考文献371
第11章钠离子电池材料的理论设计及其电化学性能的预测373
11.1钠离子电池材料的热力学性质及其结构稳定性的理论研究373
11.1.1Na2MO3富钠层状氧化物的热力学性质和晶体结构稳定性的理论预测374
11.1.2钠离子的脱嵌及氧缺陷对Na2MO3材料的结构稳定性的影响376
11.1.3钠离子电池材料的力学稳定性及晶格动力学稳定性380
11.2钠离子电池材料的电化学性能的理论预测387
11.2.1钠离子电池电极材料的储钠机制及其嵌钠电位的理论预测387
11.2.2钠离子电池材料的钠离子扩散动力学的理论研究394
11.2.3钠离子电池材料的电子结构及其氧化还原机制400
11.3新型钠离子电池材料的高通量筛选与结构设计406
参考文献411
內容試閱
近年来,非锂二次电池正成为锂离子电池的低价替代品,其中具有与锂离子电池相似工作原理的钠离子电池受到了广泛的关注。尽管相对于锂而言,钠的比电荷较低,但钠盐的资源丰富及价格低廉等特点使其在大规模储能系统中获得了足够的竞争优势。钠离子电池的电化学性能主要取决于电极材料的结构和性能,然而由于钠离子比锂离子具有更大的离子半径,使得钠离子电池相比锂离子电池具有更迟缓的扩散动力学,这给探寻合适的钠离子电池正极材料、负极材料、电解液和电池隔膜提出了挑战。
正极材料作为钠离子电池的重要组成部分,决定了钠离子电池电化学性能的优劣。由于钠离子半径较大,开发结构稳定且具有快速钠离子扩散性能的正极材料是获得高性能钠离子电池的关键之一。负极材料在循环过程中起到钠离子储存、释放的作用,由于钠离子有着较大的离子半径,导致钠离子在嵌入负极材料的过程中会发生剧烈的体积膨胀,造成材料粉化,致使现有成熟的锂离子电池负极材料难以直接用于钠离子电池。电解质作为电池内循环的主要组成部分,起着传导离子、参与电化学反应的重要作用,其与电极材料之间的兼容性是保证整个电池充放电正常进行的关键。隔膜的性能决定了电池的界面结构和内阻,对电池的电化学性能起着重要的作用,甚至在很大程度上决定了电池的安全性,因此,开发可以与钠离子电池体系相匹配的隔膜显得尤为重要。另外,随着材料技术的发展,对材料的要求提高,实验日益复杂精密,同时也得到更多的关于材料的信息,于是对相应的物理分析方法提出了挑战。为了达到解释并指导实验的目的,利用第一性原理计算的基本方法,实现材料的多尺度模拟,有助于我们从原子和分子层次、介观层次和宏观层次理解材料结构与性能之间的关系,为钠离子电池材料设计提供一种新的途径,能够大大提高材料开发和利用的效率,节约开发过程的成本。
为了推动我国的钠离子电池行业的发展,助力高校、企业院所的研发,我们编写了《钠离子电池基础与应用》一书。全书包括11章,主要叙述了钠离子电池各类正极材料、负极材料、电解液、隔膜等非活性材料的制备方法、结构、电化学性能的调控以及第一性原理计算在钠离子电池电极材料中的应用。编者已有20年从事电化学与化学电源的教学、科研和技术转化的丰富经验,有钠离子电池材料的结构设计和性能调控的大量实践经历,根据自身的体会以及参考了大量国内外相关文献,进行本书的编写。第1、5、9、10章由伊廷锋(东北大学)和魏婷婷(东北大学)等编写,第2、3、4、6、7、8章由伊廷锋等编写,第11章由谢颖(黑龙江大学)和伊廷锋等编写。全书由伊廷锋统一补充修改定稿,参与各章编写相关工作的还有来雪琦、李莹、仇立英、李学忠、刘红岩。本书的研究工作和编写得到了国家自然科学基金(52374301、22279030和U1960107)和东北大学秦皇岛分校河北省电介质与电解质功能材料重点实验室绩效补助经费(22567627H)的资助,在此致谢。同时对给予本书启示和参考的文献作者予以致谢。
钠离子电池材料的涉及面广,又是正在蓬勃发展之中,编者水平有限,难免挂一漏万,不妥之处,敬请专家和读者批评指正。
编者
2023年5月

 

 

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