隨著化石資源的日漸枯竭和人類社會(huì)環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，清潔、無(wú)污染的可再生能源已成為當(dāng)今能源系統(tǒng)的主角。實(shí)現(xiàn)可再生能源規(guī)�；瘧�(yīng)用的核心是發(fā)展新型、高效、安全的儲(chǔ)能技術(shù)。相比于風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源存在的間斷性、不穩(wěn)定性等問(wèn)題，基于化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)換原理的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)具有能量轉(zhuǎn)換效率高、可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)穩(wěn)定工作等優(yōu)點(diǎn)，在儲(chǔ)能電站和新能源汽車等領(lǐng)域扮演著越來(lái)越重要的角色。
在過(guò)去的30 年中，鋰離子電池作為電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的典型代表已經(jīng)滲透到人類生活的方方面面，在提供極大便利的同時(shí)也在很大程度上改變了人類社會(huì)的生產(chǎn)、生活方式。然而，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋰離子電池的性能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)今市場(chǎng)的實(shí)際需求。因此，發(fā)展具有更高能量密度的二次電池新體系已成當(dāng)代社會(huì)的迫切任務(wù)。
鋰空氣電池作為一種以具有最低的電化學(xué)電位（-3.04V，vs .NHE） 的金屬鋰為負(fù)極活性物質(zhì)、空氣中的氧氣為正極活性物質(zhì)的新型電池體系，其理論能量密度高達(dá)11428W·h·kg-1 （使用純氧時(shí)為3458W·h·kg-1），是目前已知的二次電池中理論能量密度最高的電池。再加上空氣中的氧氣資源豐富、獲取價(jià)格低廉，鋰空氣電池被認(rèn)為是極具前景的下一代低成本、高能量密度二次電池新體系，受到了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。近年來(lái)，鋰空氣電池的基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，其工作性能也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。然而，縱觀國(guó)際學(xué)術(shù)界，有關(guān)鋰空氣電池的參考書籍卻寥寥無(wú)幾，目前僅有一部由Springer 出版社于2014 年出版的題為The Lithium Air Battery ：Fundamentals 的學(xué)術(shù)專著，該書也已于2017 年翻譯成中文在國(guó)內(nèi)出版發(fā)行�？紤]到鋰空氣電池最近幾年的迅速發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步，很有必要將其最新的研究成果和技術(shù)積累總結(jié)整理成新的專著供同行參考。
本書的編寫得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目二次鋰空氣電池高效能量轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存納米材料的設(shè)計(jì)與調(diào)控（2014CB932300）飛秒光場(chǎng)調(diào)控制備新型柔性電子材料及器件（2020YFA0715000）、國(guó)家杰出青年基金項(xiàng)目納米線儲(chǔ)能材料與器件（51425204）、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目鋰空氣電池陰極微結(jié)構(gòu)的有效構(gòu)筑及關(guān)鍵材料研究（21176155）鋰空電池鈣鈦礦型鑭鍶鈷氧分級(jí)介孔納米線電催化性能與機(jī)理（51272197）鋰空氣電池用過(guò)渡金屬硫化物催化劑的研究（21776176）的支持，這些項(xiàng)目的實(shí)施與積累為本書的編寫奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，其研究成果、經(jīng)驗(yàn)技巧和心得體會(huì)與國(guó)際前沿進(jìn)展一起融入了本書的主要章節(jié)，提升了本書的參考價(jià)值。
本書共分為8 章。第1 章簡(jiǎn)單概述了鋰空氣電池的基本原理、起源、發(fā)展歷史、分類、表征技術(shù)和機(jī)遇與挑戰(zhàn)； 第2～5 章分別介紹了非水系、水系、全固態(tài)和復(fù)合體系鋰空氣電池的工作原理和發(fā)展現(xiàn)狀；第6 章介紹了鋰空氣電池在理論模擬與計(jì)算方面的研究方法和主要進(jìn)展；第7 章介紹了鋰空氣電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用方面的主要進(jìn)展；第8 章簡(jiǎn)要介紹了在鋰空氣電池研究基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的鋰二氧化碳電池的目前發(fā)展現(xiàn)狀； 第2～8 章還分別對(duì)其所聚焦的內(nèi)容目前存在的主要問(wèn)題和未來(lái)研究的主要方向進(jìn)行了討論。
本書由麥立強(qiáng)、原鮮霞和丁圣琪主編，并共同完成統(tǒng)稿工作。具體參加本書編寫工作的人員包括（以姓氏漢語(yǔ)拼音為序，姓名之后括號(hào)中的數(shù)字表示參加撰寫的章節(jié)）： 丁圣琪（3，6），段華南（4），房建華（2），郭炳（8），郭曉霞（2），黑澤（4），李景娟（2），李磊（2），李林森（2），呂迎春（8），麥立強(qiáng)（1，3），毛亞（7），孫壯（5），田然（4），田少康（2），王彥青（2），徐林（3），徐夢(mèng)婷（1，2），原鮮霞（1，2，6），張濤（5），鄭鴻鵬（4），周盈（4），朱迎迎（2）。黃宇對(duì)本書的初稿進(jìn)行了審閱，并提出了寶貴的修改意見(jiàn)。萬(wàn)意和許孫潔負(fù)責(zé)全書的圖表工作。
本書編寫過(guò)程中得到了叢書主編張久俊院士和李箐教授的直接指導(dǎo)，也得到了化學(xué)工業(yè)出版社相關(guān)編輯的具體指導(dǎo)與幫助，在此一并表示衷心的感謝！
由于編者水平有限，書中疏漏之處在所難免，敬請(qǐng)各位專家學(xué)者和讀者朋友批評(píng)指正。

編者
2023年1月