先进电池材料

本书内容丰富，涵盖了目前广泛生产、销售的传统电池和近年来迅速发展起来的先进电池材料，以及高温电池材料。书中将电池材料分为阴极材料、阳极材料、电解液、隔离膜等重要部分，并分别进行了全面总结既全面反映了当代电池材料的发展状况，同时也体现了未来的发展趋势。　本书不仅适合从事电池生产的研究的工程技术人员以及材料等科学与工程领域的科技人员，也可供高年级大学生与研空究生阅读参考。

第1章概述1

11锌电池1

12铅电池5

13碱性二次电池6

14锂电池8

141锂一次电池8

142锂二次电池9

15其他新型电池11

参考文献14

第2章化学电源的基本原理15

21化学电源及其基本单元15

22化学电源的分类17

23化学电源的特征和主要性能标准18

231原电池电动势和终端电压18

232半电池的超电势和内阻19

233可逆电池和可逆电极23

234浓差电池23

235电池的容量与比容量24

236电池的能量与比能量25

237电池的功率与比功率26

238极化曲线和充放电特性曲线26

239库仑效率和能量效率28

2310自放电28

2311电池寿命29

24电极过程动力学简介29

241电极反应的实质30

242平衡条件和交换电流31

243电流超电势方程32

参考文献34

第3章金属负极材料35

31锌35

311酸性(中性)一次电池用锌电极36

312碱性一次电池用锌电极36

313低成本碱性再生电池用锌电极37

314碱性二次电池用锌电极38

315锌流体电池的锌电极39

32镁39

33铝41

34锂42

35铅43

36镉45

37铁46

38钠47

参考文献48

第4章氧化锰电极材料52

41氧化锰的结构化学52

411隧道结构的氧化锰53

412层状结构62

413氧化锰的还原形式69

42氧化锰的电化学72

421简介72

422EMD的物理性质和化学组成73

423EMD的电化学性质78

参考文献87

第5章镍电极材料90

51简介90

52镍氢氧化物电极90

521镍电极的发展90

522氧化镍电极工作原理91

523添加剂对镍电极性能的影响94

53镍氢氧化物的固态化学98

531βNi（OH）298

532αNi（OH）2102

533βNiOOH103

534γNiOOH104

535鳞镁铁矿型氢氧化镍104

54镍电极材料的电化学行为105

541Ni（OH）2/NiOOH电对及热力学105

542Ni（OH）2/NiOOH的反应实质106

543镍的氧化态107

544氧的析出107

545氢的氧化108

55Ni（OH）2正极材料小结108

参考文献109

第6章金属氢化物电极112

61金属氢化物的热力学性质112

62金属氢化物/镍电池115

63贮氢金属和合金的电化学性质116

631电极反应116

632M/MH反应中的热力学和动力学117

64AB5电极120

641AB5氢化物的化学性能121

642温度的影响123

643电极腐蚀与贮存容量123

644腐蚀与组成的关系124

65AB型、A2B型、AB/AB2型和AB2型合金129

66用于电池的合金的选择131

67其他新型高容量贮氢电极合金134

671MgNi系非晶合金134

672V基固熔体型合金135

673钛基电极合金138

674纳米贮氢电极材料140

675碳材料在贮氢中的应用141

68合金的制备142

681电弧炉熔炼法142

682中频感应炉熔炼法143

683快速冷凝气流雾化法143

684其他制备方法144

69贮氢电极常用的表面改性方法145

691化学处理法145

692微包覆处理法146

693表面活性剂处理法146

610氢化物电极的研究方法146

6101电化学研究方法146

6102谱学研究方法147

参考文献148

第7章铅氧化物152

71简介152

72铅/氧化合物152

721 PbO152

722Pb3O4153

723PbO2153

724非化学计量的PbOx153

725碱式硫酸盐154

726物理化学性质154

73铅酸电池热力学154

731水分解反应155

732铅的氧化物156

74铅酸电池电极反应157

741正极充放电反应机理157

742铅负极的充放电机理161

75铅酸电池中的PbO2活性材料161

751Planté板栅162

752涂膏式极板163

753管状板栅165

76铅酸电池添加剂165

761正极添加剂165

762电解液添加剂169

763负极添加剂170

77密封式免维护铅酸蓄电池172

771VRLA简介172

772VRLA电池的电化学系统174

773阀控系列175

774VRLA的新技术176

775将来的应用领域177

参考文献178

第8章碳材料179

81简介179

82碳材料的分类180

83碳材料的物理性能181

84碳材料的化学性能184

85碳材料的电化学行为185

851电位185

852电化学性质186

853导电基质186

854电化学氧化188

855电催化188

856嵌入作用190

86碳材料在贮氢方面的应用192

87电池的碳负极材料193

参考文献195

第9章隔膜材料197

91简介197

92隔膜的基本性能198

921孔隙率、孔的尺寸和孔的形状198

922膜电阻199

93铅酸蓄电池的隔膜200

931启动型蓄电池隔膜201

932工业电池隔膜202

94碱性电池隔膜204

941镍/镉电池隔膜205

942镍/金属氢化物电池隔膜205

943锌电极电池隔膜206

944碱性电池隔膜材料209

95锂离子电池隔膜210

951多微孔隔膜材料211

952凝胶电解质隔膜213

953隔膜的特性表征214

954隔膜的数学模型216

参考文献217

第10章锂电池和锂离子电池负极材料219

101简介219

102金属锂负极材料220

1021金属锂箔片的表面220

1022锂负极的电化学行为221

103锂电池的安全性222

104锂离子电池负极材料223

1041碳负极材料223

1042锂在碳材料中的嵌入机理227

1043碳材料改性234

1044其他新型负极材料242

1045新型合金248

1046其他负极材料250

105结语251

参考文献251

第11章锂离子电池正极材料255

111简介255

112锂钴氧化物257

113锂镍氧化物262

114锂锰氧化物265

1141尖晶石型LixMn2O4266

1142层状LiMnO2269

1143其他锂锰氧化物271

115锂钒氧化物272

1151V2O5272

1152V6O13273

1153Li1 xV3O8275

1154V2O5凝胶277

1155其他钒类化合物279

116金属氧化物共混电极280

1161部分取代镍共混电极280

1162部分取代锰共混电极284

117嵌锂磷酸盐正极材料288

118其他锂离子正极材料289

参考文献291

第12章锂离子电池的电解液298

121简介298

122有机溶剂299

1221有机溶剂的分类301

1222常用有机溶剂302

1223常用有机溶剂的制备304

123电解质306

1231无机阴离子盐及其制备306

1232有机阴离子盐及其制备311

124电解液312

1241电解液的电导率312

1242电解液的添加剂319

1243电解液对电极性能的影响323

参考文献329

第13章聚合物电解质331

131简介331

132离子运动模型332

1321VogelTammanFulcher（VTF）方程332

1322动态键渗透模型（DBPM）332

1323MeverNelded（MN）法则333

1324有效介质理论333

133聚合物电解质的表征方法333

1331电化学稳定窗口333

1332离子电导率334

1333离子迁移数336

134聚合物电解质的分类337

1341固体聚合物电解质337

1342凝胶聚合物电解质339

135常用聚合物电解质341

1351聚氧化乙烯（PEO）系聚合物电解质342

1352聚丙烯腈（PAN）系聚合物电解质347

1353聚甲基丙烯酸酯（PMMA）349

1354聚偏氟乙烯（PVdF）系凝胶聚合物电解质350

1355其他类型聚合物电解质351

136聚合物电解质的制备353

1361固体聚合物电解质的制备353

1362凝胶聚合物电解质的制备353

137导电聚合物电解质的应用357

1371扣式锂聚合物电池357

1372聚(1,1二氟乙烯)类凝胶电解质锂电池359

参考文献360

第14章高温电池材料362

141简介362

142ZEBRA电池材料363

1421ZEBRA电池363

1422ZEBRA的电池性能364

1423ZEBRA电池的内阻367

1424ZEBRA电池组368

143钠/硫电池材料369

1431Na/S体系369

1432Na/S电池370

1433Na/S电池组372

1434Na/S电池的耐蚀材料373

1435锂铝/硫化铁电池374

144高温电池的组件376

1441陶瓷电解质β″氧化铝376

1442第二类电解质NaAlCl4及NaClAlCl3体系381

1443氯化镍（NiCl2）及NiCl2NaCl体系384

1444Li离子导体385

1445热绝缘材料387

1446电池材料的数据389

参考文献390

附录一392

附录二402

附录三417 2100433B

公司依托于中南大学冶金科学与工程学院刘业翔院士学术团队和先进电池材料教育部工程研究中心，构建了一个研发范围全面覆盖锂离子动力电池、超级电容器和超级电容电池的材料、器件和电源管理系统的企业技术研发中心。中南大学冶金科学与工程学院在锂离子电池等新能源材料与器件研发领域处于国内领先地位，先进电池材料教育部工程研究中心就落户在该学院内。公司成立以来，在锂离子电池、超级电容器及超级电容电池的材料与器件方面申报了10多项国家发明专利。

2010年长丰集团的加盟是晶科发展史上的重要里程碑，丰源晶科将快速打造新能源汽车最核心也是最重要的产业——汽车用锂离子动力电池。

“锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程实验室” 依托已建“云南省先进电池及材料工程实验室”、 “云南省先进电池材料重点实验室”、“云南省高校应用电化学重点实验室”、“云南省绿色化学材料创新团队”和“昆明理工大学应用电化学重点实验室”等平台，于2016年10月批复成立。

实验室已建成先进电池材料研发、先进电池研发、新工艺新装备开发、废旧电池回收利用及材料制造智能化、信息化研究等5个科研平台；现有专任教师30人，其中教授15人，副教授10人，讲师5人，拥有国务院政府特殊津贴专家、云岭学者、云南省高校教学名师、云南省有突出贡献的优秀专业技术人才、云南省中青年学术和技术带头人、云南省引进海外高层次人才、云南省万人计划青年拔尖人才等各类高端人才20余人次。建成云南省孙世刚院士工作站、孙学良院士工作站、刘华昆院士工作站3个；与国家“高层次人才引进计划”入选者赵金宝教授、广东省燃料电池重点实验室主任廖世军教授合作建成云南省专家工作站2个；承担国家留学基金委“新能源电池及有色金属材料”、“新能源材料与器件”创新型国际化人才联合培养项目2项，与美国加州大学圣地亚哥分校、澳大利亚卧龙岗大学、加拿大西安大略大学等10所国外知名高校开展了广泛深入的国际合作教育。