先進電化學儲能技術

目錄
叢書序
前言
第1章 鋰離子電池 1
1.1 概述 1
1.2 鋰離子電池工作原理及分類特點 2
1.2.1 鋰離子電池工作原理 2
1.2.2 鋰離子電池分類及特點 4
1.3 鋰離子電池關鍵材料 5
1.3.1 鋰離子電池正極材料 5
1.3.2 鋰離子電池負極材料 12
1.3.3 鋰離子電池隔膜 24
1.3.4 鋰離子電池電解液 27
1.3.5 鋰離子電池黏結劑、導電添加劑 33
1.4 鋰離子電池單體與系統(tǒng) 38
1.4.1 鋰離子電池單體與集成方法 39
1.4.2 電池管理系統(tǒng) 42
1.5 鋰離子電池的應用 43
1.5.1 鋰離子電池在消費類電子領域中的應用 43
1.5.2 鋰離子電池在電動汽車領域中的應用 44
1.5.3 鋰離子電池在儲能領域中的應用 47
1.5.4 鋰離子電池在其他領域中的應用 48
1.6 鋰離子電池技術的發(fā)展及未來挑戰(zhàn) 49
1.6.1 有機液態(tài)體系 49
1.6.2 水系鋰離子電池 52
1.6.3 固態(tài)鋰電池體系 54
1.6.4 其他新型鋰電池體系 55
1.6.5 退役鋰離子電池回收與利用 57
1.6.6 未來挑戰(zhàn)與展望 60
參考文獻 61
第2章 固態(tài)鋰電池 72
2.1 概述 72
2.2 國家戰(zhàn)略賦能 72
2.3 固態(tài)鋰電池特點、工作原理與分類 73
2.3.1 固態(tài)鋰電池特點 73
2.3.2 固態(tài)鋰電池工作原理 73
2.3.3 固態(tài)鋰電池分類 73
2.4 固態(tài)鋰電池關鍵材料與技術 74
2.4.1 固態(tài)鋰電池電解質(zhì)材料及其制備技術 74
2.4.2 固態(tài)鋰電池正極材料 83
2.4.3 固態(tài)鋰電池負極材料 87
2.5 固態(tài)鋰電池界面問題 89
2.5.1 固態(tài)鋰電池界面問題概述 89
2.5.2 固態(tài)鋰電池界面問題研究現(xiàn)狀 89
2.5.3 固態(tài)鋰電池界面問題研究方法 96
2.6 固態(tài)鋰電池的應用 98
2.6.1 固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀 98
2.6.2 固態(tài)鋰電池全海深示范化應用 102
2.6.3 固態(tài)鋰電池潛在市場 103
2.7 固態(tài)鋰電池面臨的挑戰(zhàn)與未來發(fā)展趨勢 103
2.7.1 固態(tài)鋰電池面臨的挑戰(zhàn)以及需要解決的關鍵科學/技術問題 103
2.7.2 固態(tài)鋰電池的未來發(fā)展趨勢 104
參考文獻 105
第3章 鈉離子電池 112
3.1 概述 112
3.2 鈉離子電池的工作原理及特點 113
3.2.1 鈉離子電池的工作原理 113
3.2.2 鈉離子電池的特點 114
3.3 鈉離子電池關鍵材料與技術 115
3.3.1 鈉離子電池正極材料 115
3.3.2 鈉離子電池負極材料 139
3.3.3 鈉離子電池電解質(zhì)材料 151
3.3.4 鈉離子電池制造技術 156
3.3.5 鈉離子電池失效分析技術 159
3.4 鈉離子電池的應用 168
3.4.1 鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀 168
3.4.2 鈉離子電池示范應用 168
3.4.3 鈉離子電池潛在市場 169
3.5 鈉離子電池的挑戰(zhàn)與展望 169
3.5.1 鈉離子電池面臨挑戰(zhàn) 169
3.5.2 鈉離子電池未來展望 171
參考文獻 174
第4章 金屬鈉電池 184
4.1 引言 184
4.2 金屬鈉電池的分類 184
4.3 高溫金屬鈉電池 185
4.3.1 高溫金屬鈉電池的結構與工作原理 185
4.3.2 高溫金屬鈉電池的電解質(zhì)材料及其制備技術 187
4.3.3 高溫金屬鈉電池的正極材料 188
4.3.4 高溫金屬鈉電池的界面問題 190
4.4 低溫金屬鈉電池 193
4.4.1 低溫金屬鈉電池的鈉陽極 193
4.4.2 室溫鈉硫電池的工作原理 194
4.4.3 室溫鈉硫電池的正極材料 195
4.4.4 鈉-氧氣電池的工作原理 200
4.4.5 鈉-氧氣電池的電解液 200
4.4.6 鈉-氧氣電池的氧氣電極(陰極) 201
4.5 金屬鈉電池的應用 203
4.5.1 高溫鈉硫電池的應用 203
4.5.2 高溫鈉鹽電池的應用 205
4.6 金屬鈉電池的挑戰(zhàn)與未來發(fā)展趨勢 207
4.6.1 高溫金屬鈉電池面臨的挑戰(zhàn)與未來發(fā)展趨勢 207
4.6.2 低溫金屬鈉電池面臨的挑戰(zhàn)與未來發(fā)展趨勢 208
參考文獻 209
第5章 液流電池 214
5.1 概述 214
5.2 液流電池工作原理及分類特點 214
5.2.1 工作原理 214
5.2.2 液流電池特點及分類 215
5.3 液流電池關鍵材料 215
5.3.1 離子傳導膜 215
5.3.2 電極和雙極板材料 226
5.3.3 電解質(zhì)溶液 230
5.4 液流電池電堆 232
5.4.1 液流電池電堆結構的模擬仿真 233
5.4.2 液流電池電堆的設計與集成 236
5.4.3 電堆的發(fā)展現(xiàn)狀及挑戰(zhàn) 240
5.5 液流電池的應用 240
5.5.1 液流電池在發(fā)電側的應用 241
5.5.2 液流電池在電網(wǎng)側的應用 242
5.5.3 液流電池在用戶側的應用 244
5.6 液流電池技術的發(fā)展及未來挑戰(zhàn) 246
5.6.1 無機體系 246
5.6.2 水系有機體系 253
5.6.3 非水體系 256
5.6.4 其他新型液流電池體系 259
5.6.5 未來挑戰(zhàn) 262
參考文獻 262
第6章 鉛炭電池 269
6.1 概述 269
6.1.1 鉛酸電池的優(yōu)缺點與應用領域 270
6.1.2 鉛酸電池的工作原理及其所面臨的挑戰(zhàn) 272
6.1.3 鉛炭電池的特點及其發(fā)展歷程 273
6.2 鉛炭電池的工作原理及特點 274
6.2.1 純炭負極型鉛炭電池 275
6.2.2 內(nèi)并型鉛炭電池 276
6.2.3 內(nèi)混型鉛炭電池 277
6.3 鉛炭電池的關鍵材料 279
6.3.1 電極材料 279
6.3.2 板柵材料 297
6.3.3 電解質(zhì) 300
6.4 鉛炭電池技術的發(fā)展 302
6.4.1 純炭負極型鉛炭電池 302
6.4.2 內(nèi)并型鉛炭電池 304
6.4.3 內(nèi)混型鉛炭電池 307
6.5 鉛炭電池的應用 307
6.5.1 純炭負極型鉛炭電池 307
6.5.2 內(nèi)并型鉛炭電池 310
6.5.3 內(nèi)混型鉛炭電池 314
6.6 鉛炭電池技術所面臨的挑戰(zhàn)與未來發(fā)展趨勢 317
參考文獻 319
第7章 鋰離子電容器關鍵材料及儲能應用 329
7.1 概述 329
7.2 鋰離子電容器簡介 330
7.2.1 鋰離子電容器工作原理 330
7.2.2 鋰離子電容器特性 331
7.2.3 鋰離子電容器分類 332
7.3 鋰離子電容器負極材料體系 333
7.3.1 鈦基材料 334
7.3.2 炭基材料 340
7.3.3 氧化物材料 346
7.3.4 碳/氮化物復合材料 348
7.4 鋰離子電容器正極材料體系 350
7.4.1 多孔炭材料 351
7.4.2 過渡金屬氧化物材料 357
7.4.3 聚合物正極材料 358
7.4.4 含鋰過渡金屬氧化物 358
7.5 鋰離子電容器預嵌鋰技術 361
7.5.1 預嵌鋰技術的作用 361
7.5.2 負極預嵌鋰技術 362
7.5.3 正極預嵌鋰技術 366
7.5.4 不同預嵌鋰技術對比 367
7.5.5 預嵌鋰技術未來發(fā)展方向 371
7.6 鋰離子電容器儲能應用與未來發(fā)展 372
7.6.1 鋰離子電容器儲能應用 372
7.6.2 鋰離子電容器未來發(fā)展 375
參考文獻 376