電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)及應(yīng)用
定 價(jià)：59 元
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- 作者：吳川等主編
- 出版時(shí)間：2024/8/1
- ISBN：9787122464552
- 出 版 社：化學(xué)工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TK01
- 頁碼：238頁
- 紙張：
- 版次：1
- 開本：26cm
本教材全面介紹了電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)相關(guān)內(nèi)容，包括基本原理、器件組成與基本性能、電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)相關(guān)理論、設(shè)計(jì)過程等。教材為讀者提供了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，有助于理解電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)的流程及其理論依據(jù)，重點(diǎn)討論了各類化學(xué)電源設(shè)計(jì)及其應(yīng)用場景，特別是鋰離子電池、鈉離子電池、鋰-硫電池、鋰-空電池、鋅-空電池、水系離子電池、液流電池、電化學(xué)電容器的工作原理、關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)計(jì)流程；通過選取典型的化學(xué)能源設(shè)計(jì)案例進(jìn)行分析，探討了不同應(yīng)用場景下的設(shè)計(jì)理念和實(shí)現(xiàn)方式，論述了不同儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及其可能的適用場景。此外，教材還針對(duì)當(dāng)前“雙碳”目標(biāo)下的能源轉(zhuǎn)型需求，詳細(xì)討論了清潔生產(chǎn)、綠色再生的含義，提出了不同電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中可行的廢舊電池資源化措施。教材通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，系統(tǒng)介紹了先進(jìn)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，為培養(yǎng)新能源材料與器件領(lǐng)域創(chuàng)新型人才提供參考。
吳川，教授，北京理工大學(xué)材料學(xué)院副院長，長期從事先進(jìn)能源材料的研究工作，目前的研究領(lǐng)域主要關(guān)注能量儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)體系及其關(guān)鍵材料，包括鋰離子電池、鈉離子電池、鋁二次電池以及其他高性能二次電池新體系；開展新型儲(chǔ)能材料、多電子電極材料、潔凈能源催化劑的合成、結(jié)構(gòu)與電化學(xué)表征。2012年入選教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才”支持計(jì)劃；2009年入選北京市科技新星；2008年作為主要完成人獲得中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)；2007年入選北京市優(yōu)秀人才培養(yǎng)計(jì)劃；2005年入選北京理工大學(xué)首批優(yōu)秀青年教師資助計(jì)劃； 2014年入選北京理工大學(xué)第九屆“我愛我?guī)煛笔呀處�；作為�?fù)責(zé)人主持了國家973課題、國家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、教育部博士點(diǎn)基金等科研項(xiàng)目；在包括NatureCommun., Adv. Mater.,Adv. Energy Mater., Adv. Sci., Nano Energy, Chem. Mater., J. Mater. Chem. A, ACS Appl. Mater. & Interfaces, J. Power Sources, Electrochem. Commun., Electrochim. Acta等在內(nèi)的學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI論文100余篇；申請(qǐng)國家發(fā)明專利45項(xiàng)，已獲授權(quán)18項(xiàng)；受邀在國際會(huì)議做邀請(qǐng)報(bào)告20余次。擔(dān)任第7至14屆“動(dòng)力鋰電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際論壇”主席團(tuán)成員；任中國儲(chǔ)能與動(dòng)力電池及其材料專業(yè)委員會(huì)副秘書長；任全國燃料電池及液流電池標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員；任 Nature Commun . , Adv. Mater., JACS, Angew. Chem. 等四十多種國際期刊審稿人。
研究領(lǐng)域： 1、新能源材料； 2、能量儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化體系及其關(guān)鍵材料； 3、多電子電極材料； 4、氫能與燃料電池催化劑。
第1章 電化學(xué)儲(chǔ)能緒論
1.1電化學(xué)儲(chǔ)能基礎(chǔ) 001
1.1.1電化學(xué)儲(chǔ)能的定義 001
1.1.2電化學(xué)儲(chǔ)能器件——電池 001
1.1.3經(jīng)典電池儲(chǔ)能 001
1.1.4電極電勢(shì)與能斯特方程 003
1.2電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀 003
1.3電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)概述 004
1.3.1電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)含義 004
1.3.2電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)分類 004
1.3.3電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)作用 005
思考題 005
參考文獻(xiàn) 005
第2章 電化學(xué)儲(chǔ)能器件概述
2.1電化學(xué)儲(chǔ)能器件的組成 006
2.1.1電極 006
2.1.2電解質(zhì) 008
2.1.3隔膜 008
2.1.4其他組成 009
2.2電化學(xué)儲(chǔ)能器件的分類 010
2.2.1一次電池 010
2.2.2二次電池 011
2.3電化學(xué)儲(chǔ)能器件的基本性能 013
2.3.1電動(dòng)勢(shì) 013
2.3.2電壓 013
2.3.3內(nèi)阻 014
2.3.4容量 015
2.3.5放電率 016
2.3.6能量 017
2.3.7功率 019
2.3.8放電曲線 020
2.3.9自放電率與壽命 020
思考題 021
參考文獻(xiàn) 022
附錄電池型號(hào)及規(guī)格 022
第3章 電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)相關(guān)理論
3.1電化學(xué)儲(chǔ)能電傳導(dǎo)理論 023
3.1.1電傳導(dǎo)的導(dǎo)電機(jī)理 023
3.1.2電子和離子的傳導(dǎo)行為 025
3.2法拉第定律及其應(yīng)用 028
3.2.1法拉第定律 028
3.2.2二次電池充電效率 029
3.2.3電極活性物質(zhì)的利用效率 030
3.2.4法拉第定律在電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 030
3.3電化學(xué)儲(chǔ)能熱力學(xué)基礎(chǔ) 031
3.3.1可逆電池 031
3.3.2可逆電極 033
3.3.3電位-pH圖 035
3.4電化學(xué)儲(chǔ)能動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 038
3.4.1不可逆的電極過程 038
3.4.2金屬的陽極過程 042
3.5電池設(shè)計(jì)中的表界面原理 045
3.5.1表界面的含義與分類 045
3.5.2液體表面 046
3.5.3固體表面 047
3.5.4高分散體系的表面能 048
3.5.5固-液界面現(xiàn)象 048
3.5.6電極 溶液界面的雙電層現(xiàn)象 050
3.6電池成組原理 051
3.6.1電池的串聯(lián) 051
3.6.2電池的并聯(lián) 052
3.6.3電池的復(fù)聯(lián)(串并聯(lián)) 052
思考題 053
參考文獻(xiàn) 053
第4章 電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)過程
4.1電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)的目標(biāo)和電化學(xué)儲(chǔ)能器件標(biāo)準(zhǔn) 054
4.1.1電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)目標(biāo) 054
4.1.2電化學(xué)儲(chǔ)能器件標(biāo)準(zhǔn) 054
4.2電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)的基本程序 057
4.2.1設(shè)計(jì)理念標(biāo)準(zhǔn)化 057
4.2.2綜合分析 057
4.2.3性能設(shè)計(jì) 058
4.2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 059
4.2.5安全性設(shè)計(jì) 060
4.3電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)的一般步驟 061
4.3.1了解電化學(xué)儲(chǔ)能的性能指標(biāo)及使用條件 061
4.3.2確定電化學(xué)儲(chǔ)能的基本參數(shù)及工藝設(shè)計(jì) 061
4.3.3確定正負(fù)極活性物質(zhì)的用量 062
4.3.4確定正負(fù)極板的平均厚度 063
4.3.5確定隔膜材料及相關(guān)參數(shù) 063
4.3.6確定電解質(zhì)種類及用量 064
4.3.7確定電化學(xué)儲(chǔ)能器件的裝配松緊度及
單體電化學(xué)儲(chǔ)能器件容器尺寸 065
思考題 065
參考文獻(xiàn) 066
第5章 各類化學(xué)電源設(shè)計(jì)
5.1鋰離子電池設(shè)計(jì) 067
5.1.1鋰離子電池概述 067
5.1.2鋰離子電池性能設(shè)計(jì) 069
5.1.3鋰離子電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 072
5.1.4鋰離子電池工藝設(shè)計(jì) 077
5.1.5軟包鋰離子電池設(shè)計(jì) 080
5.1.6固態(tài)鋰離子電池 087
5.2鈉離子電池設(shè)計(jì) 091
5.2.1鈉離子電池概述 091
5.2.2鈉離子電池性能設(shè)計(jì) 094
5.2.3鈉離子電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 096
5.2.4鈉離子電池工藝設(shè)計(jì) 098
5.2.5軟包鈉離子電池設(shè)計(jì) 102
5.3鋰-硫電池設(shè)計(jì) 106
5.3.1鋰-硫電池概述 106
5.3.2鋰-硫電池設(shè)計(jì)相關(guān)因素 108
5.3.3鋰-硫電池設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù) 109
5.3.4鋰-硫電池設(shè)計(jì)基本過程 110
5.3.5軟包鋰-硫電池設(shè)計(jì) 114
5.4鋰-空氣電池設(shè)計(jì) 117
5.4.1鋰-空氣電池概述 117
5.4.2鋰-空氣電池設(shè)計(jì)相關(guān)因素 118
5.4.3鋰-空氣電池設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù) 119
5.4.4鋰-空氣電池設(shè)計(jì)基本過程 119
5.4.5鋰-空氣電池設(shè)計(jì)案例1 120
5.4.6鋰-空氣電池設(shè)計(jì)案例2 120
5.5鋅-空氣電池設(shè)計(jì) 121
5.5.1鋅-空氣電池概述 121
5.5.2鋅-空氣電池設(shè)計(jì)相關(guān)因素 122
5.5.3鋅-空氣電池設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù) 123
5.5.4鋅-空氣電池設(shè)計(jì)基本過程 124
5.5.5鋅-空氣電池設(shè)計(jì) 124
5.6水系離子電池設(shè)計(jì) 125
5.6.1水系離子電池概述 125
5.6.2水系離子電池關(guān)鍵材料 128
5.6.3水系離子電池設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù) 134
5.6.4水系離子電池設(shè)計(jì)相關(guān)因素 135
5.6.5水系離子電池設(shè)計(jì)基本過程 136
5.6.6水系離子電池設(shè)計(jì)案例 137
5.6.7水系離子軟包電池 138
5.7液流電池設(shè)計(jì) 142
5.7.1液流電池概述 142
5.7.2液流電池的關(guān)鍵材料 145
5.7.3液流電池設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù) 146
5.7.4液流電池設(shè)計(jì)基本過程 150
5.7.5液流電池發(fā)展現(xiàn)狀 151
5.7.6液流電池設(shè)計(jì)原則 151
5.8電化學(xué)電容器設(shè)計(jì) 152
5.8.1電化學(xué)電容器概述 152
5.8.2電化學(xué)電容器設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù) 154
5.8.3電化學(xué)電容器設(shè)計(jì)基本過程 156
5.8.4電化學(xué)電容器設(shè)計(jì) 161
思考題 164
參考文獻(xiàn) 164
第6章 各類化學(xué)電源應(yīng)用場景
6.1傳統(tǒng)水系電池的應(yīng)用 168
6.1.1鉛酸電池的應(yīng)用 168
6.1.2鎳-鎘電池的應(yīng)用 169
6.1.3鎳-氫電池的應(yīng)用 170
6.2堿金屬離子電池的應(yīng)用 171
6.2.1鋰離子電池的應(yīng)用 171
6.2.2鈉離子電池的應(yīng)用 175
6.3金屬鋰電池的應(yīng)用 179
6.3.1鋰-硫電池的應(yīng)用 179
6.3.2鋰-空氣電池的應(yīng)用 181
6.4新型水系電池的應(yīng)用 183
6.4.1鋅-空氣電池的應(yīng)用 183
6.4.2水系離子電池的應(yīng)用 186
6.5液流電池的應(yīng)用 188
6.5.1全釩液流電池的應(yīng)用 188
6.5.2其他液流電池的應(yīng)用 191
6.6超級(jí)電容器的應(yīng)用 193
6.6.1超級(jí)電容器的市場和政策導(dǎo)向 193
6.6.2超級(jí)電容器的應(yīng)用 194
6.6.3超級(jí)電容器標(biāo)準(zhǔn)及展望 202
思考題 202
參考文獻(xiàn) 202
第7章 “雙碳”目標(biāo)下電化學(xué)儲(chǔ)能的綠色低碳可再生發(fā)展
7.1概述 207
7.1.1“雙碳”目標(biāo) 207
7.1.2“雙碳”目標(biāo)下的電化學(xué)儲(chǔ)能 208
7.2電化學(xué)儲(chǔ)能的清潔生產(chǎn) 210
7.2.1清潔生產(chǎn)的含義 210
7.2.2清潔生產(chǎn)的實(shí)施 210
7.2.3電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 211
7.3電化學(xué)儲(chǔ)能的綠色再生 219
7.3.1綠色再生的含義 219
7.3.2綠色再生的實(shí)施 219
7.3.3電池行業(yè)綠色再生評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 220
7.4廢舊電池的資源化 221
7.4.1鉛酸電池 221
7.4.2鎳-鎘電池 223
7.4.3鎳-氫電池 224
7.4.4鋰離子電池 227
7.5總結(jié)與展望 233
思考題 234
參考文獻(xiàn) 234
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