基本介紹
- 書名：鋰電池科學與技術
- 作者：[法]克里斯汀·朱利恩、[法]艾倫·瑪格、[加]阿肖克·維志
- ISBN：978-7-122-31107-8
- 頁數：415頁
- 出版時間：2018年3月
- 裝幀：精裝
- 開本：16K 787×1092
書籍信息,內容簡介,圖書目錄,
書籍信息
作者：[法]克里斯汀·朱利恩（Christian Julien）、[法]艾倫·瑪格（Alain Mauger）、[加]阿肖克·維志（Ashok Vijh）、[加]卡里姆·扎赫伯（Karim Zaghib） 著
叢書名：
出版日期：2018年3月 書號：978-7-122-31107-8
開本：16K 787×1092 1/16 裝幀：精 版次：1版1次 頁數：415頁
內容簡介
本書總結了鋰電池基礎理論、關鍵材料、電池技術的研究成果，特別是對各種鋰電池正負極材料、電池工藝進行了詳盡介紹。全書共分為15章，涉及能量儲存和轉化的基本要素、鋰電池、嵌入原理、剛性能帶理論模型套用於鋰嵌入化合物的可靠性、二維正極材料、單元素離子的三維框架正極材料、聚陰離子正極材料、氟代聚陰離子化合物、無序化合物、鋰離子電池負極、鋰電池電解質與隔膜、儲能納米技術、試驗技術、鋰離子電池安全性、鋰離子電池技術等內容。
本書具有全面、具體、新穎、實用的特點，可以作為我國從事鋰電池研究、生產、套用的各類科技與專業人員的一部極具價值的參考書，也可以作為各類高校、研究院所從事電化學及材料學相關專業師生的有益參考書。
本書具有全面、具體、新穎、實用的特點，可以作為我國從事鋰電池研究、生產、套用的各類科技與專業人員的一部極具價值的參考書，也可以作為各類高校、研究院所從事電化學及材料學相關專業師生的有益參考書。
圖書目錄
第1章能量儲存和轉化的基本要素
1.1能量儲存能力/001
1.2不間斷能量供應/002
1.3納米儲能/003
1.4儲能/004
1.5電化學電池簡要歷史/006
1.5.1重要里程碑/006
1.5.2電池設計/007
1.6電池的重要參數/008
1.6.1基本參數/008
1.6.2循環壽命與日曆壽命/011
1.6.3能量、容量和功率/012
1.7電化學系統/013
1.7.1電池組/013
1.7.2電致變色與智慧型窗/014
1.7.3超級電容器/015
1.8總結與評論/016
參考文獻/016
第2章鋰電池
2.1引言/019
2.2發展歷史概述/020
2.3一次鋰電池/022
2.3.1高溫鋰電池/022
2.3.2固態電解質鋰電池/023
2.3.3液態正極鋰電池/025
2.3.4固態正極鋰電池/025
2.4二次鋰電池/029
2.4.1鋰-金屬電池/029
2.4.2鋰離子電池/031
2.4.3鋰聚合物電池/035
2.4.4鋰-硫電池/036
2.5鋰電池經濟/037
2.6電池模型/038
參考文獻/039
第3章嵌入原理
3.1引言/045
3.2嵌入機理/046
3.3吉布斯相律/047
3.4典型嵌入反應/049
3.4.1完美的無化學計量比化合物：Ⅰ類電極材料/049
3.4.2準兩相系統：Ⅱ類電極/051
3.4.3兩相系統：Ⅲ型電極/051
3.4.4鄰域：Ⅳ型電極/052
3.5插層化合物/052
3.5.1合成插層化合物/052
3.5.2鹼金屬插層化合物/053
3.6插層化合物的電子能量/054
3.7插層化合物高電壓的產生原理/055
3.8鋰離子電池正極材料/056
3.9相轉化反應/058
3.10合金化反應/058
參考文獻/059
1.1能量儲存能力/001
1.2不間斷能量供應/002
1.3納米儲能/003
1.4儲能/004
1.5電化學電池簡要歷史/006
1.5.1重要里程碑/006
1.5.2電池設計/007
1.6電池的重要參數/008
1.6.1基本參數/008
1.6.2循環壽命與日曆壽命/011
1.6.3能量、容量和功率/012
1.7電化學系統/013
1.7.1電池組/013
1.7.2電致變色與智慧型窗/014
1.7.3超級電容器/015
1.8總結與評論/016
參考文獻/016
第2章鋰電池
2.1引言/019
2.2發展歷史概述/020
2.3一次鋰電池/022
2.3.1高溫鋰電池/022
2.3.2固態電解質鋰電池/023
2.3.3液態正極鋰電池/025
2.3.4固態正極鋰電池/025
2.4二次鋰電池/029
2.4.1鋰-金屬電池/029
2.4.2鋰離子電池/031
2.4.3鋰聚合物電池/035
2.4.4鋰-硫電池/036
2.5鋰電池經濟/037
2.6電池模型/038
參考文獻/039
第3章嵌入原理
3.1引言/045
3.2嵌入機理/046
3.3吉布斯相律/047
3.4典型嵌入反應/049
3.4.1完美的無化學計量比化合物：Ⅰ類電極材料/049
3.4.2準兩相系統：Ⅱ類電極/051
3.4.3兩相系統：Ⅲ型電極/051
3.4.4鄰域：Ⅳ型電極/052
3.5插層化合物/052
3.5.1合成插層化合物/052
3.5.2鹼金屬插層化合物/053
3.6插層化合物的電子能量/054
3.7插層化合物高電壓的產生原理/055
3.8鋰離子電池正極材料/056
3.9相轉化反應/058
3.10合金化反應/058
參考文獻/059
第4章剛性能帶理論模型套用於鋰嵌入化合物的可靠性
4.1引言/062
4.2費米能級的演變/062
4.3TMDs的電子結構/064
4.4鋰嵌入TiS2材料/066
4.5鋰嵌入TaS2材料/068
4.6鋰嵌入2H-MoS2材料/069
4.7鋰嵌入WS2材料/071
4.8鋰嵌入InSe材料/072
4.9過渡金屬化合物的電化學性質/074
4.10總結與評論/075
參考文獻/075
第5章二維正極材料
5.1引言/077
5.2二元層狀氧化物/077
5.2.1MoO3/077
5.2.2V2O5/080
5.2.3LiV3O8/082
5.3三元層狀氧化物/083
5.3.1LiCoO2(LCO)/084
5.3.2LiNiO2(LNO)/086
5.3.3LiNi1-yCoyO2(NCO)/087
5.3.4摻雜的LiCoO2(d-LCO)/089
5.3.5LiNi1-y-zCoyAlzO2(NCA)/091
5.3.6LiNi0.5Mn0.5O2(NMO)/092
5.3.7LiNi1-y-zMnyCozO2(NMC)/092
5.3.8Li2MnO3/095
5.3.9富鋰層狀化合物(LNMC)/097
5.3.10其他層狀化合物/099
5.4總結與評論/099
參考文獻/100
第6章單元素離子的三維框架正極材料
6.1引言/110
6.2二氧化錳/111
6.2.1MnO2/112
6.2.2錳基複合材料/112
6.2.3MnO2納米棒/113
6.2.4水鈉錳礦/115
6.3鋰化二氧化錳/116
6.3.1Li0.33MnO2/116
6.3.2Li0.44MnO2/117
6.3.3LiMnO2/118
6.3.4LixNa0.5-xMnO2/119
6.4尖晶石鋰錳氧化物/119
6.4.1LiMn2O4(LMO)/119
6.4.2錳酸鋰表面修飾/123
6.4.3缺陷尖晶石/124
6.4.4鋰摻雜尖晶石/124
6.55V尖晶石/126
6.6釩氧化物/128
6.6.1V6O13/128
6.6.2LiVO2/129
6.6.3VO2(B)/130
6.7總結與評論/130
參考文獻/131
第7章聚陰離子正極材料
7.1引言/138
7.2合成路線/140
7.2.1固相法/140
7.2.2溶膠-凝膠法/141
7.2.3水熱法/141
7.2.4共沉澱法/141
7.2.5微波合成/141
7.2.6多元醇與溶劑熱過程/142
7.2.7微乳液/142
7.2.8噴霧技術/142
7.2.9模板法/142
7.2.10機械活化/143
7.3晶體化學/144
7.3.1橄欖石磷酸鹽的結構/144
7.3.2誘導效應/146
7.4最佳化的LiFePO4粒子的結構與形貌/147
7.4.1磷酸鐵鋰的XRD譜/147
7.4.2最佳化的磷酸鐵鋰的形貌/148
7.4.3局域結構與晶格動力學/148
7.5磁性和電子特性/150
7.5.1本徵磁性/150
7.5.2γ-Fe2O3雜質的影響/151
7.5.3Fe2P 雜質的影響/152
7.5.4磁極性效應/154
7.6碳包覆層/157
7.6.1碳層的表征/157
7.6.2碳層質量/158
7.7化學計量比偏差的影響/160
7.8LFP顆粒暴露於水中的老化/161
7.8.1水浸LFP顆粒/162
7.8.2長期暴露於水中的LFP顆粒/163
7.9LFP的電化學性能/163
7.9.1循環性能/163
7.9.2電化學特性與溫度/164
7.104V正極LiMnPO4/166
7.11聚陰離子高電壓正極材料/167
7.11.1橄欖石材料的合成/168
7.11.25V正極材料LiNiPO4/168
7.11.35V正極材料LiCoPO4/168
7.12NASICON類型化合物/170
7.13聚陰離子矽酸鹽Li2MSiO4(M=Fe，Mn，Co)/171
7.14總結和展望/173
參考文獻/174
4.1引言/062
4.2費米能級的演變/062
4.3TMDs的電子結構/064
4.4鋰嵌入TiS2材料/066
4.5鋰嵌入TaS2材料/068
4.6鋰嵌入2H-MoS2材料/069
4.7鋰嵌入WS2材料/071
4.8鋰嵌入InSe材料/072
4.9過渡金屬化合物的電化學性質/074
4.10總結與評論/075
參考文獻/075
第5章二維正極材料
5.1引言/077
5.2二元層狀氧化物/077
5.2.1MoO3/077
5.2.2V2O5/080
5.2.3LiV3O8/082
5.3三元層狀氧化物/083
5.3.1LiCoO2(LCO)/084
5.3.2LiNiO2(LNO)/086
5.3.3LiNi1-yCoyO2(NCO)/087
5.3.4摻雜的LiCoO2(d-LCO)/089
5.3.5LiNi1-y-zCoyAlzO2(NCA)/091
5.3.6LiNi0.5Mn0.5O2(NMO)/092
5.3.7LiNi1-y-zMnyCozO2(NMC)/092
5.3.8Li2MnO3/095
5.3.9富鋰層狀化合物(LNMC)/097
5.3.10其他層狀化合物/099
5.4總結與評論/099
參考文獻/100
第6章單元素離子的三維框架正極材料
6.1引言/110
6.2二氧化錳/111
6.2.1MnO2/112
6.2.2錳基複合材料/112
6.2.3MnO2納米棒/113
6.2.4水鈉錳礦/115
6.3鋰化二氧化錳/116
6.3.1Li0.33MnO2/116
6.3.2Li0.44MnO2/117
6.3.3LiMnO2/118
6.3.4LixNa0.5-xMnO2/119
6.4尖晶石鋰錳氧化物/119
6.4.1LiMn2O4(LMO)/119
6.4.2錳酸鋰表面修飾/123
6.4.3缺陷尖晶石/124
6.4.4鋰摻雜尖晶石/124
6.55V尖晶石/126
6.6釩氧化物/128
6.6.1V6O13/128
6.6.2LiVO2/129
6.6.3VO2(B)/130
6.7總結與評論/130
參考文獻/131
第7章聚陰離子正極材料
7.1引言/138
7.2合成路線/140
7.2.1固相法/140
7.2.2溶膠-凝膠法/141
7.2.3水熱法/141
7.2.4共沉澱法/141
7.2.5微波合成/141
7.2.6多元醇與溶劑熱過程/142
7.2.7微乳液/142
7.2.8噴霧技術/142
7.2.9模板法/142
7.2.10機械活化/143
7.3晶體化學/144
7.3.1橄欖石磷酸鹽的結構/144
7.3.2誘導效應/146
7.4最佳化的LiFePO4粒子的結構與形貌/147
7.4.1磷酸鐵鋰的XRD譜/147
7.4.2最佳化的磷酸鐵鋰的形貌/148
7.4.3局域結構與晶格動力學/148
7.5磁性和電子特性/150
7.5.1本徵磁性/150
7.5.2γ-Fe2O3雜質的影響/151
7.5.3Fe2P 雜質的影響/152
7.5.4磁極性效應/154
7.6碳包覆層/157
7.6.1碳層的表征/157
7.6.2碳層質量/158
7.7化學計量比偏差的影響/160
7.8LFP顆粒暴露於水中的老化/161
7.8.1水浸LFP顆粒/162
7.8.2長期暴露於水中的LFP顆粒/163
7.9LFP的電化學性能/163
7.9.1循環性能/163
7.9.2電化學特性與溫度/164
7.104V正極LiMnPO4/166
7.11聚陰離子高電壓正極材料/167
7.11.1橄欖石材料的合成/168
7.11.25V正極材料LiNiPO4/168
7.11.35V正極材料LiCoPO4/168
7.12NASICON類型化合物/170
7.13聚陰離子矽酸鹽Li2MSiO4(M=Fe，Mn，Co)/171
7.14總結和展望/173
參考文獻/174
第8章氟代聚陰離子化合物
8.1引言/185
8.2聚陰離子型化合物/185
8.3氟代聚陰離子/187
8.3.1氟摻雜LiFePO4/187
8.3.2LiVPO4F/188
8.3.3LiMPO4F(M=Fe，Ti)/190
8.3.4Li2FePO4F(M=Fe，Co，Ni)/191
8.3.5Li2MPO4F(M=Co，Ni)/191
8.3.6Na3V2(PO4)2F3混合離子正極材料/192
8.3.7其他氟磷酸鹽/193
8.4氟硫酸鹽/193
8.4.1LiFeSO4F/194
8.4.2LiMSO4F(M=Co，Ni，Mn)/195
8.5總結與評論/196
參考文獻/197
第9章無序化合物
9.1引言/203
9.2無序MoS2/204
9.3水合MoO3/206
9.4MoO3薄膜/207
9.5無序釩氧化物/211
9.6LiCoO2薄膜/213
9.7無序LiMn2O4/214
9.8無序LiNiVO4/216
參考文獻/217
第10章鋰離子電池負極
10.1引言/221
10.2碳基負極/223
10.2.1硬碳/223
10.2.2軟碳/223
10.2.3碳納米管/224
10.2.4石墨烯/225
10.2.5表面修飾碳材料/226
10.3矽負極/226
10.3.1Si薄膜/228
10.3.2Si納米線/228
10.3.3多孔Si/230
10.3.4多孔納米管/納米線與納米顆粒/232
10.3.5納米結構Si包覆及SEI穩定性/233
10.4鍺/234
10.5錫和鉛/235
10.6具有插層-脫嵌反應的氧化物/236
10.6.1TiO2/236
10.6.2Li4Ti5O12/242
10.6.3Ti-Nb氧化物/246
10.7基於合金化與去合金化反應的氧化物/246
10.7.1Si氧化物/246
10.7.2GeO2和鍺酸鹽/248
10.7.3Sn氧化物/248
10.8基於轉化反應的負極/252
10.8.1CoO/253
10.8.2NiO/254
10.8.3CuO/257
10.8.4MnO/258
10.8.5尖晶石結構氧化物/260
10.8.6具有剛玉結構的氧化物:M2O3(M=Fe,Cr,Mn)/264
10.8.7二氧化物/266
10.9尖晶石結構三元金屬氧化物/267
10.9.1鉬化合物/267
10.9.2青銅型氧化物/268
10.9.3Mn2Mo3O8/269
10.10基於合金和轉化反應的負極/269
10.10.1ZnCo2O4/269
10.10.2ZnFe2O4/270
10.11總結與評論/271
參考文獻/272
第11章鋰電池電解質與隔膜
11.1引言/300
11.2理想電解質的性質/300
11.2.1電解質的組成/301
11.2.2溶劑/301
11.2.3溶質/302
11.2.4包含離子液體的電解質/303
11.2.5聚合物電解質/305
11.3鋰電池中電極-電解質界面鈍化現象/306
11.4現有商業化電解質體系存在的問題/307
11.4.1不可逆容量損失/307
11.4.2使用溫度範圍/308
11.4.3熱失控：安全與危害/308
11.4.4離子傳輸能力的提升/308
11.5電解質設計/308
11.5.1SEI膜的控制/309
11.5.2鋰鹽的安全問題/309
11.5.3過充保護/311
11.5.4阻燃劑/311
11.6隔膜/313
11.7總結/315
參考文獻/315
8.1引言/185
8.2聚陰離子型化合物/185
8.3氟代聚陰離子/187
8.3.1氟摻雜LiFePO4/187
8.3.2LiVPO4F/188
8.3.3LiMPO4F(M=Fe，Ti)/190
8.3.4Li2FePO4F(M=Fe，Co，Ni)/191
8.3.5Li2MPO4F(M=Co，Ni)/191
8.3.6Na3V2(PO4)2F3混合離子正極材料/192
8.3.7其他氟磷酸鹽/193
8.4氟硫酸鹽/193
8.4.1LiFeSO4F/194
8.4.2LiMSO4F(M=Co，Ni，Mn)/195
8.5總結與評論/196
參考文獻/197
第9章無序化合物
9.1引言/203
9.2無序MoS2/204
9.3水合MoO3/206
9.4MoO3薄膜/207
9.5無序釩氧化物/211
9.6LiCoO2薄膜/213
9.7無序LiMn2O4/214
9.8無序LiNiVO4/216
參考文獻/217
第10章鋰離子電池負極
10.1引言/221
10.2碳基負極/223
10.2.1硬碳/223
10.2.2軟碳/223
10.2.3碳納米管/224
10.2.4石墨烯/225
10.2.5表面修飾碳材料/226
10.3矽負極/226
10.3.1Si薄膜/228
10.3.2Si納米線/228
10.3.3多孔Si/230
10.3.4多孔納米管/納米線與納米顆粒/232
10.3.5納米結構Si包覆及SEI穩定性/233
10.4鍺/234
10.5錫和鉛/235
10.6具有插層-脫嵌反應的氧化物/236
10.6.1TiO2/236
10.6.2Li4Ti5O12/242
10.6.3Ti-Nb氧化物/246
10.7基於合金化與去合金化反應的氧化物/246
10.7.1Si氧化物/246
10.7.2GeO2和鍺酸鹽/248
10.7.3Sn氧化物/248
10.8基於轉化反應的負極/252
10.8.1CoO/253
10.8.2NiO/254
10.8.3CuO/257
10.8.4MnO/258
10.8.5尖晶石結構氧化物/260
10.8.6具有剛玉結構的氧化物:M2O3(M=Fe,Cr,Mn)/264
10.8.7二氧化物/266
10.9尖晶石結構三元金屬氧化物/267
10.9.1鉬化合物/267
10.9.2青銅型氧化物/268
10.9.3Mn2Mo3O8/269
10.10基於合金和轉化反應的負極/269
10.10.1ZnCo2O4/269
10.10.2ZnFe2O4/270
10.11總結與評論/271
參考文獻/272
第11章鋰電池電解質與隔膜
11.1引言/300
11.2理想電解質的性質/300
11.2.1電解質的組成/301
11.2.2溶劑/301
11.2.3溶質/302
11.2.4包含離子液體的電解質/303
11.2.5聚合物電解質/305
11.3鋰電池中電極-電解質界面鈍化現象/306
11.4現有商業化電解質體系存在的問題/307
11.4.1不可逆容量損失/307
11.4.2使用溫度範圍/308
11.4.3熱失控：安全與危害/308
11.4.4離子傳輸能力的提升/308
11.5電解質設計/308
11.5.1SEI膜的控制/309
11.5.2鋰鹽的安全問題/309
11.5.3過充保護/311
11.5.4阻燃劑/311
11.6隔膜/313
11.7總結/315
參考文獻/315
第12章儲能納米技術
12.1引言/322
12.2納米材料的合成方法/323
12.2.1濕化學法/323
12.2.2模板合成法/327
12.2.3噴霧熱解法/327
12.2.4水熱法/328
12.2.5噴射研磨/330
12.3無序表面層/331
12.3.1一般注意事項/331
12.3.2LiFePO4納米顆粒的無序層/332
12.3.3LiMO2層狀化合物的無序層/334
12.4納米顆粒的電化學性能/336
12.5納米功能材料/337
12.5.1WO3納米複合材料/337
12.5.2WO3納米棒/338
12.5.3WO3納米粉末和納米膜/338
12.5.4Li2MnO3岩鹽納米結構/339
12.5.5NCA材料中的鋁摻雜效應/339
12.5.6MnO2納米棒/340
12.5.7MoO3納米纖維/341
12.6總結與評論/342
參考文獻/343
第13章試驗技術
13.1引言/348
13.2理論/348
13.3嵌入參數的測量/349
13.3.1電化學電勢譜/349
13.3.2間歇恆電流電位滴定法/351
13.3.3電化學阻抗譜/353
13.4套用：MoO3電極的動力學研究/354
13.4.1MoO3晶體/354
13.4.2MoO3薄膜/354
13.5遞增容量分析法（ICA）/355
13.5.1簡介/355
13.5.2半電池的遞增容量分析法/357
13.5.3全電池的ICA和DVA法/361
13.6固相傳輸測量技術/362
13.6.1電阻率測量/362
13.6.2霍爾效應測試法/362
13.6.3范德華測試技術/363
13.6.4光學性質測試/364
13.6.5離子電導率測定：複合阻抗技術/367
13.7磁性質測試在正極材料固體化學中的套用/370
13.7.1LiNiO2/370
13.7.2LiNi1-yCoyO2/371
13.7.3硼摻雜的LiCoO2/373
13.7.4LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2/375
參考文獻/375
第14章鋰離子電池安全性
14.1引言/379
14.2實驗與方法/380
14.2.1扣式電池製備/380
14.2.2差示掃描量熱儀（DSC）/380
14.2.3商業18650電池實驗/380
14.3LiFePO4-石墨電池的安全性/382
14.4使用離子液體的鋰離子電池/388
14.4.1不同電解液中石墨負極性能/388
14.4.2不同電解液中LiFePO4正極性能/390
14.5表面修飾/391
14.5.1能量示意圖/392
14.5.2層狀電極的表面包覆/393
14.5.3尖晶石電極的表面修飾/394
14.6總結與評論/395
參考文獻/396
第15章鋰離子電池技術
15.1容量/400
15.2負極/正極容量比/400
15.3電極載量/401
15.4衰降/401
15.4.1晶體結構破壞 /401
15.4.2SEI 膜討論/402
15.4.3正極基團遷移 /402
15.4.4腐蝕/402
15.5製造與包裝/402
15.5.1步驟 1：電極活性材料顆粒的製備/402
15.5.2步驟 2: 電極疊片的製備/404
15.5.3裝配過程/407
15.5.4化成過程/408
15.5.5充電器/408
參考文獻/409
縮略詞
