先進(jìn)電池材料

本書內(nèi)容豐富，涵蓋了目前廣泛生產(chǎn)、銷售的傳統(tǒng)電池和近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)電池材料，以及高溫電池材料。書中將電池材料分為陰極材料、陽(yáng)極材料、電解液、隔離膜等重要部分，并分別進(jìn)行了全面總結(jié)既全面反映了當(dāng)代電池材料的發(fā)展?fàn)顩r，同時(shí)也體現(xiàn)了未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)?！”緯粌H適合從事電池生產(chǎn)的研究的工程技術(shù)人員以及材料等科學(xué)與工程領(lǐng)域的科技人員，也可供高年級(jí)大學(xué)生與研空究生閱讀參考。

第1章概述1

11鋅電池1

12鉛電池5

13堿性二次電池6

14鋰電池8

141鋰一次電池8

142鋰二次電池9

15其他新型電池11

參考文獻(xiàn)14

第2章化學(xué)電源的基本原理15

21化學(xué)電源及其基本單元15

22化學(xué)電源的分類17

23化學(xué)電源的特征和主要性能標(biāo)準(zhǔn)18

231原電池電動(dòng)勢(shì)和終端電壓18

232半電池的超電勢(shì)和內(nèi)阻19

233可逆電池和可逆電極23

234濃差電池23

235電池的容量與比容量24

236電池的能量與比能量25

237電池的功率與比功率26

238極化曲線和充放電特性曲線26

239庫(kù)侖效率和能量效率28

2310自放電28

2311電池壽命29

24電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介29

241電極反應(yīng)的實(shí)質(zhì)30

242平衡條件和交換電流31

243電流超電勢(shì)方程32

參考文獻(xiàn)34

第3章金屬負(fù)極材料35

31鋅35

311酸性(中性)一次電池用鋅電極36

312堿性一次電池用鋅電極36

313低成本堿性再生電池用鋅電極37

314堿性二次電池用鋅電極38

315鋅流體電池的鋅電極39

32鎂39

33鋁41

34鋰42

35鉛43

36鎘45

37鐵46

38鈉47

參考文獻(xiàn)48

第4章氧化錳電極材料52

41氧化錳的結(jié)構(gòu)化學(xué)52

411隧道結(jié)構(gòu)的氧化錳53

412層狀結(jié)構(gòu)62

413氧化錳的還原形式69

42氧化錳的電化學(xué)72

421簡(jiǎn)介72

422EMD的物理性質(zhì)和化學(xué)組成73

423EMD的電化學(xué)性質(zhì)78

參考文獻(xiàn)87

第5章鎳電極材料90

51簡(jiǎn)介90

52鎳氫氧化物電極90

521鎳電極的發(fā)展90

522氧化鎳電極工作原理91

523添加劑對(duì)鎳電極性能的影響94

53鎳氫氧化物的固態(tài)化學(xué)98

531βNi（OH）298

532αNi（OH）2102

533βNiOOH103

534γNiOOH104

535鱗鎂鐵礦型氫氧化鎳104

54鎳電極材料的電化學(xué)行為105

541Ni（OH）2/NiOOH電對(duì)及熱力學(xué)105

542Ni（OH）2/NiOOH的反應(yīng)實(shí)質(zhì)106

543鎳的氧化態(tài)107

544氧的析出107

545氫的氧化108

55Ni（OH）2正極材料小結(jié)108

參考文獻(xiàn)109

第6章金屬氫化物電極112

61金屬氫化物的熱力學(xué)性質(zhì)112

62金屬氫化物/鎳電池115

63貯氫金屬和合金的電化學(xué)性質(zhì)116

631電極反應(yīng)116

632M/MH反應(yīng)中的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)117

64AB5電極120

641AB5氫化物的化學(xué)性能121

642溫度的影響123

643電極腐蝕與貯存容量123

644腐蝕與組成的關(guān)系124

65AB型、A2B型、AB/AB2型和AB2型合金129

66用于電池的合金的選擇131

67其他新型高容量貯氫電極合金134

671MgNi系非晶合金134

672V基固熔體型合金135

673鈦基電極合金138

674納米貯氫電極材料140

675碳材料在貯氫中的應(yīng)用141

68合金的制備142

681電弧爐熔煉法142

682中頻感應(yīng)爐熔煉法143

683快速冷凝氣流霧化法143

684其他制備方法144

69貯氫電極常用的表面改性方法145

691化學(xué)處理法145

692微包覆處理法146

693表面活性劑處理法146

610氫化物電極的研究方法146

6101電化學(xué)研究方法146

6102譜學(xué)研究方法147

參考文獻(xiàn)148

第7章鉛氧化物152

71簡(jiǎn)介152

72鉛/氧化合物152

721 PbO152

722Pb3O4153

723PbO2153

724非化學(xué)計(jì)量的PbOx153

725堿式硫酸鹽154

726物理化學(xué)性質(zhì)154

73鉛酸電池?zé)崃W(xué)154

731水分解反應(yīng)155

732鉛的氧化物156

74鉛酸電池電極反應(yīng)157

741正極充放電反應(yīng)機(jī)理157

742鉛負(fù)極的充放電機(jī)理161

75鉛酸電池中的PbO2活性材料161

751Planté板柵162

752涂膏式極板163

753管狀板柵165

76鉛酸電池添加劑165

761正極添加劑165

762電解液添加劑169

763負(fù)極添加劑170

77密封式免維護(hù)鉛酸蓄電池172

771VRLA簡(jiǎn)介172

772VRLA電池的電化學(xué)系統(tǒng)174

773閥控系列175

774VRLA的新技術(shù)176

775將來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域177

參考文獻(xiàn)178

第8章碳材料179

81簡(jiǎn)介179

82碳材料的分類180

83碳材料的物理性能181

84碳材料的化學(xué)性能184

85碳材料的電化學(xué)行為185

851電位185

852電化學(xué)性質(zhì)186

853導(dǎo)電基質(zhì)186

854電化學(xué)氧化188

855電催化188

856嵌入作用190

86碳材料在貯氫方面的應(yīng)用192

87電池的碳負(fù)極材料193

參考文獻(xiàn)195

第9章隔膜材料197

91簡(jiǎn)介197

92隔膜的基本性能198

921孔隙率、孔的尺寸和孔的形狀198

922膜電阻199

93鉛酸蓄電池的隔膜200

931啟動(dòng)型蓄電池隔膜201

932工業(yè)電池隔膜202

94堿性電池隔膜204

941鎳/鎘電池隔膜205

942鎳/金屬氫化物電池隔膜205

943鋅電極電池隔膜206

944堿性電池隔膜材料209

95鋰離子電池隔膜210

951多微孔隔膜材料211

952凝膠電解質(zhì)隔膜213

953隔膜的特性表征214

954隔膜的數(shù)學(xué)模型216

參考文獻(xiàn)217

第10章鋰電池和鋰離子電池負(fù)極材料219

101簡(jiǎn)介219

102金屬鋰負(fù)極材料220

1021金屬鋰箔片的表面220

1022鋰負(fù)極的電化學(xué)行為221

103鋰電池的安全性222

104鋰離子電池負(fù)極材料223

1041碳負(fù)極材料223

1042鋰在碳材料中的嵌入機(jī)理227

1043碳材料改性234

1044其他新型負(fù)極材料242

1045新型合金248

1046其他負(fù)極材料250

105結(jié)語(yǔ)251

參考文獻(xiàn)251

第11章鋰離子電池正極材料255

111簡(jiǎn)介255

112鋰鈷氧化物257

113鋰鎳氧化物262

114鋰錳氧化物265

1141尖晶石型LixMn2O4266

1142層狀LiMnO2269

1143其他鋰錳氧化物271

115鋰釩氧化物272

1151V2O5272

1152V6O13273

1153Li1 xV3O8275

1154V2O5凝膠277

1155其他釩類化合物279

116金屬氧化物共混電極280

1161部分取代鎳共混電極280

1162部分取代錳共混電極284

117嵌鋰磷酸鹽正極材料288

118其他鋰離子正極材料289

參考文獻(xiàn)291

第12章鋰離子電池的電解液298

121簡(jiǎn)介298

122有機(jī)溶劑299

1221有機(jī)溶劑的分類301

1222常用有機(jī)溶劑302

1223常用有機(jī)溶劑的制備304

123電解質(zhì)306

1231無(wú)機(jī)陰離子鹽及其制備306

1232有機(jī)陰離子鹽及其制備311

124電解液312

1241電解液的電導(dǎo)率312

1242電解液的添加劑319

1243電解液對(duì)電極性能的影響323

參考文獻(xiàn)329

第13章聚合物電解質(zhì)331

131簡(jiǎn)介331

132離子運(yùn)動(dòng)模型332

1321VogelTammanFulcher（VTF）方程332

1322動(dòng)態(tài)鍵滲透模型（DBPM）332

1323MeverNelded（MN）法則333

1324有效介質(zhì)理論333

133聚合物電解質(zhì)的表征方法333

1331電化學(xué)穩(wěn)定窗口333

1332離子電導(dǎo)率334

1333離子遷移數(shù)336

134聚合物電解質(zhì)的分類337

1341固體聚合物電解質(zhì)337

1342凝膠聚合物電解質(zhì)339

135常用聚合物電解質(zhì)341

1351聚氧化乙烯（PEO）系聚合物電解質(zhì)342

1352聚丙烯腈（PAN）系聚合物電解質(zhì)347

1353聚甲基丙烯酸酯（PMMA）349

1354聚偏氟乙烯（PVdF）系凝膠聚合物電解質(zhì)350

1355其他類型聚合物電解質(zhì)351

136聚合物電解質(zhì)的制備353

1361固體聚合物電解質(zhì)的制備353

1362凝膠聚合物電解質(zhì)的制備353

137導(dǎo)電聚合物電解質(zhì)的應(yīng)用357

1371扣式鋰聚合物電池357

1372聚(1,1二氟乙烯)類凝膠電解質(zhì)鋰電池359

參考文獻(xiàn)360

第14章高溫電池材料362

141簡(jiǎn)介362

142ZEBRA電池材料363

1421ZEBRA電池363

1422ZEBRA的電池性能364

1423ZEBRA電池的內(nèi)阻367

1424ZEBRA電池組368

143鈉/硫電池材料369

1431Na/S體系369

1432Na/S電池370

1433Na/S電池組372

1434Na/S電池的耐蝕材料373

1435鋰鋁/硫化鐵電池374

144高溫電池的組件376

1441陶瓷電解質(zhì)β″氧化鋁376

1442第二類電解質(zhì)NaAlCl4及NaClAlCl3體系381

1443氯化鎳（NiCl2）及NiCl2NaCl體系384

1444Li離子導(dǎo)體385

1445熱絕緣材料387

1446電池材料的數(shù)據(jù)389

參考文獻(xiàn)390

附錄一392

附錄二402

附錄三417 2100433B

公司依托于中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院劉業(yè)翔院士學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)和先進(jìn)電池材料教育部工程研究中心，構(gòu)建了一個(gè)研發(fā)范圍全面覆蓋鋰離子動(dòng)力電池、超級(jí)電容器和超級(jí)電容電池的材料、器件和電源管理系統(tǒng)的企業(yè)技術(shù)研發(fā)中心。中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院在鋰離子電池等新能源材料與器件研發(fā)領(lǐng)域處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，先進(jìn)電池材料教育部工程研究中心就落戶在該學(xué)院內(nèi)。公司成立以來(lái)，在鋰離子電池、超級(jí)電容器及超級(jí)電容電池的材料與器件方面申報(bào)了10多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。

2010年長(zhǎng)豐集團(tuán)的加盟是晶科發(fā)展史上的重要里程碑，豐源晶科將快速打造新能源汽車最核心也是最重要的產(chǎn)業(yè)——汽車用鋰離子動(dòng)力電池。

“鋰離子電池及材料制備技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室” 依托已建“云南省先進(jìn)電池及材料工程實(shí)驗(yàn)室”、 “云南省先進(jìn)電池材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”、“云南省高校應(yīng)用電化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”、“云南省綠色化學(xué)材料創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”和“昆明理工大學(xué)應(yīng)用電化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”等平臺(tái)，于2016年10月批復(fù)成立。

實(shí)驗(yàn)室已建成先進(jìn)電池材料研發(fā)、先進(jìn)電池研發(fā)、新工藝新裝備開發(fā)、廢舊電池回收利用及材料制造智能化、信息化研究等5個(gè)科研平臺(tái)；現(xiàn)有專任教師30人，其中教授15人，副教授10人，講師5人，擁有國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專家、云嶺學(xué)者、云南省高校教學(xué)名師、云南省有突出貢獻(xiàn)的優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人才、云南省中青年學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人、云南省引進(jìn)海外高層次人才、云南省萬(wàn)人計(jì)劃青年拔尖人才等各類高端人才20余人次。建成云南省孫世剛院士工作站、孫學(xué)良院士工作站、劉華昆院士工作站3個(gè)；與國(guó)家“高層次人才引進(jìn)計(jì)劃”入選者趙金寶教授、廣東省燃料電池重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任廖世軍教授合作建成云南省專家工作站2個(gè)；承擔(dān)國(guó)家留學(xué)基金委“新能源電池及有色金屬材料”、“新能源材料與器件”創(chuàng)新型國(guó)際化人才聯(lián)合培養(yǎng)項(xiàng)目2項(xiàng)，與美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校、澳大利亞臥龍崗大學(xué)、加拿大西安大略大學(xué)等10所國(guó)外知名高校開展了廣泛深入的國(guó)際合作教育。