《水系鋅基電池關(guān)鍵材料與器件》對水系鋅基電池的基礎(chǔ)知識和前沿進展進行了系統(tǒng)介紹。內(nèi)容包括水系鋅基電池基本概念，鋅負極、正極、電解液等關(guān)鍵材料，電池器件的結(jié)構(gòu)與封裝，電池體系的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，以及對水系鋅基電池未來發(fā)展方向和挑戰(zhàn)的分析。全書內(nèi)容豐富，從電化學(xué)理論、關(guān)鍵材料、應(yīng)用器件等各個層面全面展現(xiàn)了水系鋅基儲能電池體系的基礎(chǔ)知識和研究進展。
本書可作為高等院校和科研機構(gòu)中從事材料、環(huán)境、能源專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域教學(xué)和研究的教師和研究生的教學(xué)和學(xué)習(xí)教材，也可供企事業(yè)單位中從事新型儲能電池研究或生產(chǎn)的科技工作者、工程技術(shù)人員參考。
胡文彬，天津大學(xué)材料學(xué)院，教授，院長。1984.09-1988.07 中南工業(yè)大學(xué)（中南大學(xué)）材料學(xué)專業(yè)學(xué)生；
1988.07-1991.03 天津大學(xué)材料學(xué)專業(yè)碩士研究生；
1991.03-1994.06 中南大學(xué)有色金屬冶金專業(yè)博士研究生。
工作經(jīng)歷：
1994.05-1996.06 上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程博士后流動站，博士后；
1996.06-1999.12 上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，副教授；
1999.12-2000.12 上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，教授；
2000.12-2013.12 上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，教授/博導(dǎo)；兼金 屬基復(fù)合材料國家重點實驗室教授（2011年定為2級）；
2012.05-2013.12 上海交通大學(xué)特聘教授/博導(dǎo)；
2014.01- 天津大學(xué)材料學(xué)院教授。
研究方向
研究領(lǐng)域：
● 濕法冶金與材料制備科學(xué)；
● 材料表面結(jié)構(gòu)與功能一體化；
● 微納材料的控形控性制備與應(yīng)用；
● 能源新材料。
承擔(dān)項目
主要承擔(dān)項目：
1. 國家杰出青年科學(xué)基金：金屬粉體的濕法冶金制備及其形態(tài)結(jié)構(gòu)控制（51125016）；
2. 國家海洋局重大專項：海洋工程核心部件與材料測試評價服務(wù)平臺建設(shè)；
3. 國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金：金屬-空氣電池電極材料催化活性位調(diào)控及應(yīng)用基礎(chǔ)研究（U1601216）；
4. 國家自然科學(xué)基金（面上）：鎳磷合金中磷元素對析氫行為的影響機制研究（51671143）；
5. 國家自然科學(xué)基金（面上）：四氧化三鈷納米薄膜的形成機制、結(jié)構(gòu)及其超級電容特性（51472178）；
6. 國家自然科學(xué)基金（面上）：微米尺度金屬復(fù)合薄膜的微觀組織結(jié)構(gòu)設(shè)計力學(xué)變形行為的研究（5117114）；
7. 國家自然科學(xué)基金（面上）：鎂合金熔鹽冶金擴散鋁涂層的基礎(chǔ)研究（50974088）；
8. 國家自然科學(xué)基金（面上）：膠體自催化組裝制備超細空心鎳球粉末的研究（50474004）；
9. 國家自然科學(xué)基金(青年)：網(wǎng)絡(luò)交叉金屬陶瓷復(fù)合材料（59501002）；
10. 863計劃項目：短碳纖維表面金屬化新技術(shù)及其應(yīng)用（2007AA03Z546）；
11. 863計劃項目：新型金屬基復(fù)合材料及其精密成型技術(shù)（2002AA334010）；
12. 國家科技支撐計劃課題：電鍍鋅核心工藝和裝備的研發(fā)（2011BAE13B08）；
13. 總裝預(yù)研與國防項目：3項；
14. 天津市科技支撐重點項目：低成本、長壽命無縫鋼管芯棒的制造與應(yīng)用技術(shù)（16YFZCGX00100）；
15. 高等學(xué)校科技創(chuàng)新工程重大項目培育資金項目：鎂合金表面熔鹽自發(fā)置換擴散鋁涂層的基礎(chǔ)研究（707025）；
16. 教育部“新世紀優(yōu)秀人才計劃”基金項目：超細空心金屬鎳球的微波吸收特性與隱身涂層研究（NCET-06-0390）；
17. 上海市教委“曙光計劃”基金項目：超細空心金屬球的微波吸收特征與性能研究 “曙光計劃”跟蹤：結(jié)構(gòu)特征參數(shù)對鐵磁性納米粒子電磁性能的影響機制研究（10GG06）；
18. 上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人：鐵磁性納米材料形態(tài)結(jié)構(gòu)控制與電磁性能研究（11XD1402700）；
19. 上海市科技發(fā)展基金項目：納米超黑空心金屬粉體的工業(yè)制備與應(yīng)用（05nm05004）；
20. 上海市重點攻關(guān)項目：關(guān)鍵機械零部件耐磨減摩修復(fù)新技術(shù)（0352211037）；
21. 教育部博士點基金（博導(dǎo)類）：原位液體自潤滑復(fù)合材料設(shè)計制備及摩擦機理研究（20120073110006）。
第1章 緒論
1.1水系鋅基電池基本概念 1
1.1.1水系鋅基電池工作機制 1
1.1.2水系鋅基電池電化學(xué)特性 5
1.2水系鋅基電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)用概述 8
1.2.1儲能電池 8
1.2.2動力電池 9
1.2.3柔性器件 10
參考文獻 11
第2章 鋅金屬負極
2.1鋅金屬的基礎(chǔ)特性 14
2.1.1鋅金屬的分布及生產(chǎn)成本 14
2.1.2鋅金屬的物理特性 15
2.1.3鋅金屬的化學(xué)特性 17
2.2常用的鋅金屬負極 18
2.2.1鋅筒 18
2.2.2鋅粉 18
2.2.3鋅箔 23
2.3鋅金屬負極的反應(yīng)機理 23
2.3.1電化學(xué)反應(yīng)機理 23
2.3.2鋅離子的溶劑化結(jié)構(gòu) 24
2.4鋅金屬負極的副反應(yīng)和枝晶 26
2.4.1副反應(yīng)的種類和機制 26
2.4.2鋅枝晶的形成機理 28
2.5鋅金屬負極性能的優(yōu)化策略 31
2.5.1成分設(shè)計 31
2.5.2表面修飾 32
2.5.3結(jié)構(gòu)設(shè)計 33
2.5.4電解液改性 33
2.5.5無鋅負極 35
2.5.6其他策略 35
參考文獻 35
第3章 水系電解液
3.1水系電解液電化學(xué)基礎(chǔ) 41
3.1.1水系電解液熱力學(xué)和動力學(xué)基礎(chǔ) 41
3.1.2水系電解液穩(wěn)定電壓窗口 45
3.2鋅基電池水系電解液現(xiàn)狀 52
3.2.1鋅基電池水系電解液概述 53
3.2.2鋅離子電池水系電解液 54
3.2.3鋅空氣電池水系電解液 55
3.3鋅基電池水系電解液的優(yōu)化 57
3.3.1水系電解液的優(yōu)化目標(biāo) 57
3.3.2高濃度電解液 59
3.3.3功能性添加劑 61
3.3.4分離式電解液 65
參考文獻 67
第4章 鋅基電池
4.1基于電化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)機理的鋅基電池體系 72
4.1.1電化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ) 72
4.1.2鋅錳電池及正極材料 73
4.1.3鋅鎳電池及正極材料 79
4.1.4鋅銀電池及正極材料 82
4.2基于電化學(xué)催化反應(yīng)的鋅基電池體系 87
4.2.1鋅空氣電池及正極材料 87
4.2.2鋅碘 硫電池及正極材料 96
4.3基于插層反應(yīng)的鋅基電池體系 98
4.3.1鋅離子電池工作原理 98
4.3.2鋅離子電池釩基正極材料 99
4.3.3其他過渡金屬化合物正極材料 104
4.3.4有機化合物正極材料 111
4.4基于電容性吸附反應(yīng)原理的鋅基電池體系 112
4.4.1鋅離子混合超級電容器工作原理 112
4.4.2鋅離子電容器電極材料 112
4.5基于混合機理的新型鋅基電池體系 115
4.5.1鋅鎳-鋅空混合體系 115
4.5.2鋅銀-鋅空混合體系 116
4.5.3鋅離子電容器-鋅空混合體系 118
參考文獻 118
第5章 水系鋅基電池結(jié)構(gòu)及封裝
5.1電池封裝結(jié)構(gòu)的概念及重要性 125
5.2傳統(tǒng)二次電池的封裝結(jié)構(gòu) 126
5.2.1圓柱電池 127
5.2.2方形硬殼電池 127
5.2.3軟包電池 128
5.2.4三種電池封裝結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣對比 129
5.3新型水系鋅基電池的封裝結(jié)構(gòu) 130
5.3.1方形電池封裝結(jié)構(gòu) 130
5.3.2柔性電池封裝結(jié)構(gòu) 133
參考文獻 137
第6章 水系鋅基電池未來發(fā)展方向和挑戰(zhàn)
6.1真實電池性能的科學(xué)考量 140
6.2核心材料的研發(fā) 142
6.2.1鋅負極材料 142
6.2.2正極材料 143
6.2.3水系電解質(zhì) 144
6.3基于應(yīng)用場景要求的電池綜合性能 146
6.3.1成本 146
6.3.2機械性能 146
6.3.3安全性 147
參考文獻 148
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