隨著可再生能源的不斷發(fā)展，催生了對于儲能設(shè)備的需求， 新一代儲能電池、超級電容器等儲能設(shè)備進(jìn)入了加速發(fā)展和應(yīng)用的時(shí)期，引起了科研界和商業(yè)界的廣泛關(guān)注。
本書首先全面地闡述了近年來*具潛力的新一代儲能電池鋰離子電池，并介紹了其容量密度高、可快速充放電、自放電率低、安全性高等特點(diǎn)；接下來重點(diǎn)分析了超級電容器及其在儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用，根據(jù)近年來超級電容器的廣泛應(yīng)用，介紹了超級電容器的分類、建模以及應(yīng)用；*后介紹了具有前景的電化學(xué)二次電池，包括鈉離子電池、鉀離子電池、非水系鋁離子電池、鋅離子電池以及鈣離子電池。
本書適合作為物理類、電氣信息類、新能源專業(yè)高年級本科生或者研究生的教材，也可作為從事儲能系統(tǒng)研究的技術(shù)人員的參考書。
本書主要介紹儲能中人們*關(guān)注的鋰離子電池、超級電容器和具有前景的電化學(xué)二次電池，包括鈉離子電池、鉀離子電池、非水系鋁離子電池、鋅離子電池以及鈣離子電池。
前言
隨著人類對能源的需求量與日俱增、傳統(tǒng)能源的幾近匱乏和耗能設(shè)備的持續(xù)增加，其導(dǎo)致的直接后果是：一方面人們會對傳統(tǒng)能源爭奪得更為激烈，另一方面會對環(huán)境造成巨大的壓力。因此急需一種解決上述問題的有效途徑，從而緩解人類對于能源的大量需求，這正是可再生能源逐步成為未來社會主流能源的內(nèi)在動因和推動力量。隨著近年來可再生能源的不斷發(fā)展，如今越來越多的國家將發(fā)展可再生能源作為能源戰(zhàn)略的重要組成部分，在過去的10年中，制定并執(zhí)行可再生能源支持政策的國家和地區(qū)數(shù)量迅速增長，催生了對于儲能設(shè)備的需求， 新一代儲能電池、超級電容器等儲能設(shè)備進(jìn)入了加速發(fā)展和應(yīng)用的時(shí)期，引起了科研界和商業(yè)界的廣泛關(guān)注。
本書力求反映新型儲能電池及超級電容器的特點(diǎn)和發(fā)展情況，在保證基本理論的系統(tǒng)性和完整性的同時(shí)，充分吸收了國內(nèi)外的研究成果。本書共編寫了三部分的內(nèi)容，分別為鋰離子電池、超級電容器，以及鈉/鉀/鋁/鋅/鈣離子電池。第1部分共6章，分別介紹了鋰離子電池的正負(fù)極材料、電解液、隔膜以及電池組裝與測試；第2部分共3章，分別介紹了超級電容器的分類、建模以及應(yīng)用；第3部分共5章，分別介紹了：鈉離子電池、鉀離子電池、非水系鋁離子電池、鋅離子電池以及鈣離子電池。
由于編者水平有限，加之編寫時(shí)間倉促，書中難免會有不當(dāng)和錯(cuò)漏之處，編者殷切希望使用本書的教師、同學(xué)和專業(yè)技術(shù)人員，對本書的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)及疏漏、錯(cuò)誤之處給予批評指正。
編者在此對書末所列參考文獻(xiàn)的作者表示衷心感謝。
在本書的編寫過程中，科研團(tuán)隊(duì)的研究生們做了大量的校對、修改工作，他們是：
閆曉然和任家慧：主要負(fù)責(zé)第1部分的總體校對與修改；
趙志強(qiáng)：主要負(fù)責(zé)第1部分第1章（緒論）的校對與修改；
桑賢承：主要負(fù)責(zé)第1部分第2章（負(fù)極材料）的校對與修改；
梁琦：主要負(fù)責(zé)第1部分第3章（正極材料）的校對與修改；
顧方超：主要負(fù)責(zé)第1部分第4章（電解液）的校對與修改；
張樂清：主要負(fù)責(zé)第1部分第5章（隔膜）的校對與修改；
劉恒均：主要負(fù)責(zé)第1部分第6章（電池組裝與測試）的校對與修改；
張陽和高竟譯：主要負(fù)責(zé)第2部分的總體修改與校對；
高竟譯：主要負(fù)責(zé)第2部分第1章（超級電容器的分類）的校對與修改；
孫新偉：主要負(fù)責(zé)第2部分第2章（超級電容器的建模）的校對與修改；
馬寧：主要負(fù)責(zé)第2部分第3章（超級電容器的應(yīng)用）的校對與修改；
衣振曉和劉彥鑠：主要負(fù)責(zé)第3部分的總體校對與修改；
張昊：主要負(fù)責(zé)第3部分第1章（鈉離子電池）的校對與修改；
王懷志：主要負(fù)責(zé)第3部分第2章（鉀離子電池）的校對與修改；
李玉昊：主要負(fù)責(zé)第3部分第3章（非水系鋁離子電池）的校對與修改；
劉永帥：主要負(fù)責(zé)第3部分第4章（鋅離子電池）的校對與修改；
李亞東：主要負(fù)責(zé)第3部分第5章（鈣離子電池）的校對與修改；
李德志：主要負(fù)責(zé)對全書的校對與修改。
在此對以上人員表示感謝。
編者
目錄
前言
第1部分鋰離子電池
第1章 緒論
1.1資源枯竭及環(huán)境污染
1.2鋰離子電池發(fā)展歷史
1.3鋰離子電池工作原理
第2章 負(fù)極材料
2.1金屬鋰負(fù)極材料
2.2碳基負(fù)極材料
2.2.1石墨碳
2.2.2石墨化中間相碳微球
2.2.3軟碳
2.2.4硬碳
2.3合金類負(fù)極材料
2.3.1硅基合金
2.3.2錫基合金
2.4氧化物負(fù)極材料
2.4.1硅基氧化物
2.4.2錫基氧化物
2.5鈦酸鋰負(fù)極材料
2.5.1鈦酸鋰的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能
2.5.2鈦酸鋰的改性
2.6過渡族金屬氧化物
2.6.1典型的過渡族金屬氧化物負(fù)極材料
2.6.2儲鋰機(jī)制
2.6.3空間電荷儲能
2.6.4表面層分解儲能
參考文獻(xiàn)
第3章 正極材料
3.1鋰離子正極材料發(fā)展史
3.2正極材料簡介
3.3正極材料的發(fā)展趨勢
3.4層狀氧化物正極材料
3.4.1鈷酸鋰（LiCoO2)
3.4.2鎳酸鋰(LiNiO2)
3.4.3LiMnO2及Ni-Mn-Co三元體系
3.5尖晶石型正極材料
3.5.1尖晶石結(jié)構(gòu)
3.5.2改性
3.5.35V尖晶石
3.5.4尖晶石的制備
3.6橄欖石型正極材料
3.6.1磷酸鐵鋰
3.6.2磷酸鐵鋰的改性
3.6.3磷酸鐵鋰的制備
3.7釩的氧化物
3.7.1-V2O5
3.7.2Li1 xV3O8
3.8富鋰錳基
3.8.1Li2MnO3·LiMO2
3.8.2合成方法
參考文獻(xiàn)
第4章 電解液
4.1電解質(zhì)和電解液對電池性能的影響及要求
4.1.1電解液對電池的影響
4.1.2電解質(zhì)對電池的影響
4.2有機(jī)溶劑
4.3電解質(zhì)
4.3.1無機(jī)陰離子鹽
4.3.2有機(jī)陰離子鹽
4.3.3聚合物電解質(zhì)
4.4液體電解液
4.4.1鋰二次電池典型的液體電解液
4.4.2液體電解液的性質(zhì)
4.4.3離子液體
4.4.4二次電池電解液
4.5電解液的導(dǎo)電性
4.5.1電解液的電導(dǎo)率
4.5.2電解液電導(dǎo)率的影響因素
4.6電解液中的添加劑及作用
4.6.1改善界面特性用添加劑
4.6.2改善電解液能力用添加劑
4.6.3過充保護(hù)添加劑
4.6.4電解液添加劑對鋰離子電池性能的影響
參考文獻(xiàn)
第5章 隔膜
5.1鋰離子電池隔膜的性能參數(shù)
5.2鋰離子電池隔膜的分類
5.3鋰離子電池隔膜的工藝
參考文獻(xiàn)
第6章 電池組裝與測試
6.1電池組裝
6.1.1前段工序
6.1.2中段工序
6.1.3后段工序
6.2電化學(xué)分析及電池性能測試
6.2.1循環(huán)伏安法
6.2.2恒電流充放電法
6.2.3恒電流間歇滴定法和恒電位間歇滴定法
6.2.4交流阻抗分析
6.2.5循環(huán)壽命
6.2.6倍率性能
6.2.7溫度特性
參考文獻(xiàn)
第2部分超級電容器
第1章 超級電容器的分類
1.1根據(jù)電極構(gòu)成的不同分類
1.1.1對稱電容器
1.1.2非對稱電容器
1.2根據(jù)電解質(zhì)的形式分類
1.2.1固體電解質(zhì)電容器
1.2.2液體電解質(zhì)電容器
1.3根據(jù)電容器充放電的機(jī)制不同分類
1.3.1雙電層型超級電容器
1.3.2贗電容超級電容器
1.3.3混合型超級電容器
參考文獻(xiàn)
第2章 超級電容器的建模
2.1超級電容器模型分析
2.1.1超級電容器雙電層模型
2.1.2傳輸線模型
2.1.3等效電路模型
2.2超級電容器脈沖放電測試
2.2.1超級電容器脈沖放電實(shí)驗(yàn)
2.2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
2.2.3實(shí)驗(yàn)影響因素探究
2.3脈沖放電特性與等效電路模型
2.3.1毫秒級脈沖放電特性建模與分析
2.3.2影響快速脈沖輸出能力的因素
2.3.3微秒級脈沖放電實(shí)驗(yàn)與建模
2.3.4模型參數(shù)辨識
2.3.5模型仿真
2.3.6微秒級脈沖輸出特性影響因素
參考文獻(xiàn)
第3章 超級電容器的應(yīng)用
3.1商業(yè)應(yīng)用
3.1.1微電網(wǎng)
3.1.2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
3.1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)
3.2工業(yè)應(yīng)用
3.2.1礦用電動輪卡車
3.2.2起重機(jī)
3.3交通工具中的應(yīng)用
3.3.1純電動汽車
3.3.2混合動力電動汽車
參考文獻(xiàn)
第3部分鈉/鉀/鋁/鋅/鈣離子電池
第1章 鈉離子電池
1.1引言
1.2鈉離子電池發(fā)展簡介
1.2.1負(fù)極材料
1.2.2正極
1.2.3電解質(zhì)
1.3鈉離子全電池
1.4總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第2章 鉀離子電池
2.1鉀離子電池發(fā)展簡介
2.2正極材料
2.2.1普魯士藍(lán)類正極材料
2.2.2層狀過渡金屬氧化物類正極材料
2.2.3聚陰離子類正極材料
2.2.4有機(jī)化合物類正極材料
2.3負(fù)極材料
2.3.1嵌入型負(fù)極材料
2.3.2合金類負(fù)極材料
2.3.3轉(zhuǎn)化類負(fù)極材料
2.4電解液的發(fā)展
參考文獻(xiàn)
第3章 非水系鋁離子電池
3.1碳基電極
3.2金屬硫族化合物電極
3.3其他嵌入型正極材料
參考文獻(xiàn)
第4章 鋅離子電池
4.1正極材料
4.1.1錳基化合物
4.1.2釩基化合物
4.1.3普魯士藍(lán)類似物
4.1.4Li 或Na 嵌入材料
4.1.5鎳基和鈷基正極材料
4.1.6有機(jī)材料
4.2Zn負(fù)極
4.2.1Zn負(fù)極的電化學(xué)基礎(chǔ)及問題
4.2.2Zn負(fù)極及Zn合金負(fù)極添加劑
4.2.3表面改性
4.2.4Zn負(fù)極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)
第5章 鈣離子電池
5.1鈣基電池的發(fā)展歷史
5.2鈣離子電池的瓶頸
5.2.1不可逆的鈣剝離和電鍍
5.2.2Ca2 的內(nèi)在特性問題
5.3負(fù)極材料
5.3.1電鍍負(fù)極
5.3.2插層負(fù)極
5.3.3合金負(fù)極
5.3.4有機(jī)負(fù)極
5.4正極材料
5.4.1普魯士藍(lán)類似物
5.4.2氧化物
5.4.3硫?qū)倩衔?br />5.4.4其他
5.5電解液
參考文獻(xiàn)
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