電化學(xué)儲能設(shè)計及應(yīng)用
定 價：59 元
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- 作者：吳川等主編
- 出版時間：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)儲能設(shè)計相關(guān)理論、設(shè)計過程等。教材為讀者提供了扎實的理論基礎(chǔ)，有助于理解電化學(xué)儲能設(shè)計的流程及其理論依據(jù)，重點討論了各類化學(xué)電源設(shè)計及其應(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)計流程；通過選取典型的化學(xué)能源設(shè)計案例進(jìn)行分析，探討了不同應(yīng)用場景下的設(shè)計理念和實現(xiàn)方式，論述了不同儲能技術(shù)的優(yōu)缺點及其可能的適用場景。此外，教材還針對當(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。教材通過理論與實踐相結(jié)合的方式，系統(tǒng)介紹了先進(jìn)電化學(xué)儲能技術(shù)的設(shè)計與應(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)會科學(xué)技術(shù)一等獎；2007年入選北京市優(yōu)秀人才培養(yǎng)計劃；2005年入選北京理工大學(xué)首批優(yōu)秀青年教師資助計劃； 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)基金重點項目、教育部博士點基金等科研項目；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；申請國家發(fā)明專利45項，已獲授權(quán)18項；受邀在國際會議做邀請報告20余次。擔(dān)任第7至14屆“動力鋰電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際論壇”主席團(tuán)成員；任中國儲能與動力電池及其材料專業(yè)委員會副秘書長；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)儲能緒論
1.1電化學(xué)儲能基礎(chǔ) 001
1.1.1電化學(xué)儲能的定義 001
1.1.2電化學(xué)儲能器件——電池 001
1.1.3經(jīng)典電池儲能 001
1.1.4電極電勢與能斯特方程 003
1.2電化學(xué)儲能發(fā)展現(xiàn)狀 003
1.3電化學(xué)儲能設(shè)計概述 004
1.3.1電化學(xué)儲能設(shè)計含義 004
1.3.2電化學(xué)儲能設(shè)計分類 004
1.3.3電化學(xué)儲能設(shè)計作用 005
思考題 005
參考文獻(xiàn) 005
第2章 電化學(xué)儲能器件概述
2.1電化學(xué)儲能器件的組成 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)儲能器件的基本性能 013
2.3.1電動勢 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
附錄電池型號及規(guī)格 022
第3章 電化學(xué)儲能設(shè)計相關(guān)理論
3.1電化學(xué)儲能電傳導(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)儲能設(shè)計中的應(yīng)用 030
3.3電化學(xué)儲能熱力學(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)儲能動力學(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)儲能設(shè)計過程
4.1電化學(xué)儲能設(shè)計的目標(biāo)和電化學(xué)儲能器件標(biāo)準(zhǔn) 054
4.1.1電化學(xué)儲能設(shè)計目標(biāo) 054
4.1.2電化學(xué)儲能器件標(biāo)準(zhǔn) 054
4.2電化學(xué)儲能設(shè)計的基本程序 057
4.2.1設(shè)計理念標(biāo)準(zhǔn)化 057
4.2.2綜合分析 057
4.2.3性能設(shè)計 058
4.2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計 059
4.2.5安全性設(shè)計 060
4.3電化學(xué)儲能設(shè)計的一般步驟 061
4.3.1了解電化學(xué)儲能的性能指標(biāo)及使用條件 061
4.3.2確定電化學(xué)儲能的基本參數(shù)及工藝設(shè)計 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)儲能器件的裝配松緊度及
單體電化學(xué)儲能器件容器尺寸 065
思考題 065
參考文獻(xiàn) 066
第5章 各類化學(xué)電源設(shè)計
5.1鋰離子電池設(shè)計 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 069
5.1.3鋰離子電池結(jié)構(gòu)設(shè)計 072
5.1.4鋰離子電池工藝設(shè)計 077
5.1.5軟包鋰離子電池設(shè)計 080
5.1.6固態(tài)鋰離子電池 087
5.2鈉離子電池設(shè)計 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 094
5.2.3鈉離子電池結(jié)構(gòu)設(shè)計 096
5.2.4鈉離子電池工藝設(shè)計 098
5.2.5軟包鈉離子電池設(shè)計 102
5.3鋰-硫電池設(shè)計 106
5.3.1鋰-硫電池概述 106
5.3.2鋰-硫電池設(shè)計相關(guān)因素 108
5.3.3鋰-硫電池設(shè)計關(guān)鍵技術(shù) 109
5.3.4鋰-硫電池設(shè)計基本過程 110
5.3.5軟包鋰-硫電池設(shè)計 114
5.4鋰-空氣電池設(shè)計 117
5.4.1鋰-空氣電池概述 117
5.4.2鋰-空氣電池設(shè)計相關(guān)因素 118
5.4.3鋰-空氣電池設(shè)計關(guān)鍵技術(shù) 119
5.4.4鋰-空氣電池設(shè)計基本過程 119
5.4.5鋰-空氣電池設(shè)計案例1 120
5.4.6鋰-空氣電池設(shè)計案例2 120
5.5鋅-空氣電池設(shè)計 121
5.5.1鋅-空氣電池概述 121
5.5.2鋅-空氣電池設(shè)計相關(guān)因素 122
5.5.3鋅-空氣電池設(shè)計關(guān)鍵技術(shù) 123
5.5.4鋅-空氣電池設(shè)計基本過程 124
5.5.5鋅-空氣電池設(shè)計 124
5.6水系離子電池設(shè)計 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)計關(guān)鍵技術(shù) 134
5.6.4水系離子電池設(shè)計相關(guān)因素 135
5.6.5水系離子電池設(shè)計基本過程 136
5.6.6水系離子電池設(shè)計案例 137
5.6.7水系離子軟包電池 138
5.7液流電池設(shè)計 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)計關(guān)鍵技術(shù) 146
5.7.4液流電池設(shè)計基本過程 150
5.7.5液流電池發(fā)展現(xiàn)狀 151
5.7.6液流電池設(shè)計原則 151
5.8電化學(xué)電容器設(shè)計 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)計關(guān)鍵技術(shù) 154
5.8.3電化學(xué)電容器設(shè)計基本過程 156
5.8.4電化學(xué)電容器設(shè)計 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超級電容器的應(yīng)用 193
6.6.1超級電容器的市場和政策導(dǎo)向 193
6.6.2超級電容器的應(yīng)用 194
6.6.3超級電容器標(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)儲能 208
7.2電化學(xué)儲能的清潔生產(chǎn) 210
7.2.1清潔生產(chǎn)的含義 210
7.2.2清潔生產(chǎn)的實施 210
7.2.3電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標(biāo)體系 211
7.3電化學(xué)儲能的綠色再生 219
7.3.1綠色再生的含義 219
7.3.2綠色再生的實施 219
7.3.3電池行業(yè)綠色再生評價指標(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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