书籍详情
碱金属离子电池负极材料
作者：王志远，王丹，郑润国 等 著
出版社：化学工业出版社
出版时间：2021-12-01
ISBN：9787122401625
定价：¥138.00
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内容简介
对于碱金属离子电池体系来说，电极材料的性能是决定电池性能优劣的关键因素之一。本书聚焦储能负极材料的发展前沿，围绕碳基材料、合金材料、过渡金属氧化物等电极材料，详细介绍了碱金属离子电池负极材料的设计、制备与性能，提出了模板法制备多种电极材料的工艺过程，并对电极性能进行了分析和表征，同时对过渡金属氧化物的氧空位调控方法进行了原创性的探讨，对相应的电极性能进行了测试与表征。本书结合作者多年的科研成果，技术先进，实例丰富，数据翔实，为电池设计人员提供了指导。
作者简介
王志远，博士，东北大学秦皇岛分校教授，博士生导师。目前主要从事电化学储能材料与器件研究工作。近年来承担国家自然基金面上项目、青年项目、河北省自然基金项目、河北省教育厅项目及秦皇岛市科技支撑项目多项研究课题，发表SCI论文40余篇，获授权专利多项。相关研究成果获得2018年中国有色金属工业科学技术一等奖和2019年河北省科学技术进步二等奖（排名第三）。
目录
第一章碱金属离子二次电池概述1
1．1锂离子电池2
1．1．1锂离子电池发展历程2
1．1．2锂离子电池的构造及工作原理2
1．2钠离子电池4
1．2．1钠离子电池发展历程4
1．2．2钠离子电池工作原理5
1．3钾离子电池6
1．3．1钾离子电池发展历程6
1．3．2钾离子电池工作原理7
1．4负极材料7
1．4．1嵌入/脱出型负极材料8
1．4．2合金型负极材料11
1．4．3转换型负极材料13
1．4．4复合型负极材料14
1．4．5有机类负极材料14
第二章碱金属二次离子电池电极材料的表征方法15
2．1物理性能表征15
2．1．1场发射扫描电子显微镜（FESEM）15
2．1．2透射电子显微镜（TEM）15
2．1．3拉曼光谱（Raman spectra）16
2．1．4X射线光电子能谱（XPS）16
2．1．5X射线衍射（XRD）16
2．1．6热重分析（TGA）17
2．1．7比表面积及孔径分析17
2．1．8傅里叶变换红外光谱分析17
2．2电池的组装及其电化学性能测试17
2．2．1极片的制备17
2．2．2扣式电池组装17
2．2．3电化学性能测试18
第三章可溶盐模板可控制备异质原子掺杂多孔碳负极材料19
3．1氮掺杂的多孔碳储钠性能研究19
3．1．1材料的制备20
3．1．2结构与形貌表征20
3．1．3电化学储钠性能25
3．2氮掺杂的多孔碳储钾性能研究29
3．2．1氮掺杂石墨烯第一性原理研究29
3．2．2材料的制备34
3．2．3结构与形貌表征35
3．2．4电化学储钾性能38
3．3硫掺杂的多孔碳储钾性能研究44
3．3．1硫掺杂石墨烯第一性原理计算44
3．3．2材料的制备47
3．3．3结构与形貌表征47
3．3．4电化学储钾性能51
3．4硼掺杂的多孔碳储锂、储钠性能研究59
3．4．1材料的制备59
3．4．2结构与形貌表征60
3．4．3电化学储锂、储钠性能62
小结70
第四章可溶盐模板辅助构筑多孔碳/锡基复合负极材料71
4．1Ni3Sn2/C和Ni3Sn4/C复合材料储锂性能研究73
4．1．1材料的制备73
4．1．2结构与形貌表征74
4．1．3电化学储锂性能80
4．2CoSn@SnOx/CoOx@C复合材料储锂性能研究84
4．2．1材料的制备84
4．2．2结构与形貌表征85
4．2．3电化学储锂性能90
4．3Cu6Sn5@C复合材料储锂性能研究95
4．3．1材料的制备95
4．3．2结构与形貌表征95
4．3．3电化学储锂性能99
4．4SnO2@C复合材料储钾性能研究101
4．4．1材料的制备102
4．4．2结构与形貌表征102
4．4．3电化学储钾性能106
小结111
第五章可溶盐模板辅助构筑多孔碳/锑基负极材料112
5．1SnSb@SnOx/SbOx@C复合材料储锂、储钠性能研究113
5．1．1材料的制备114
5．1．2结构与形貌表征115
5．1．3电化学储锂、储钠性能118
5．2SnSb@NC在醚基和酯基电解液中储钾性能研究126
5．2．1材料的制备126
5．2．2结构与形貌表征127
5．2．3电化学储钾性能132
5．3FeSb@NC复合材料储钠、储钾性能研究142
5．3．1材料的制备143
5．3．2结构与形貌表征143
5．3．3电化学储钠、储钾性能148
5．4低结晶度Sb@Sb2O3@C异质结构的储钾性能研究157
5．4．1材料的制备158
5．4．2结构与形貌表征158
5．4．3电化学储钾性能164
5．5BiSb@Bi2O3/SbOx@C复合材料储钠、储钾性能研究171
5．5．1材料的制备171
5．5．2结构与形貌表征171
5．5．3电化学储钠、储钾性能177
5．6Cu2Sb@3DPC复合材料储钠、储钾性能研究185
5．6．1材料的制备185
5．6．2结构与形貌表征186
5．6．3电化学储钠、储钾性能188
5．7CoSb@3DPCs复合材料储钠、储钾性能研究192
5．7．1材料的制备192
5．7．2结构与形貌表征192
5．7．3电化学储钠、储钾性能195
小结199
第六章富缺陷二氧化钛/石墨烯复合负极材料200
6．1TiO2前驱体NH4TiOF3的气相改性研究200
6．1．1材料的制备201
6．1．2结构及形貌分析201
6．1．3电化学储锂性能206
6．2TiO2/石墨烯气相处理改性的研究212
6．2．1材料的制备213
6．2．2氩气气相改性TiO2与氧化石墨烯复合材料的结构及形貌分析213
6．2．3氩气气相改性TiO2与氧化石墨烯复合材料电化学储锂性能分析218
6．2．4氩氢混合气体气相改性TiO2与氧化石墨烯复合材料的结构及形貌分析221
6．2．5氩氢混合气体气相改性TiO2与氧化石墨烯复合材料的电化学储锂性能分析226
6．3TiO2/石墨烯液相处理改性的研究228
6．3．1材料的制备228
6．3．2液相改性TiO2材料的结构及形貌分析229
6．3．3液相改性TiO2的电化学储锂性能232
6．3．4液相改性TiO2与氧化石墨烯复合材料的结构及形貌分析233
6．3．5液相改性TiO2与氧化石墨烯复合材料的电化学储锂性能241
小结243
第七章纳米四氧化三钴负极材料缺陷结构调控及性能研究245
7．1激光辐照改性246
7．1．1材料的制备246
7．1．2材料结构及形貌分析247
7．1．3电化学储锂性能251
7．2气相处理改性255
7．2．1材料的制备255
7．2．2材料结构及形貌分析255
7．2．3电化学储锂性能259
7．2．4电化学储钠性能262
7．2．5表面改性和化学缺陷定量的分析263
7．3液相处理改性271
7．3．1立方体Co3O4的NaBH4液相改性研究271
7．3．2Co3O4纳米片的N2H4液相改性研究279
7．4不同形貌Co3O4改性处理的研究288
7．4．1材料的制备288
7．4．2激光辐照改性289
7．4．3气相处理改性291
7．4．4液相处理改性295
小结297
参考文献299
1．1锂离子电池2
1．1．1锂离子电池发展历程2
1．1．2锂离子电池的构造及工作原理2
1．2钠离子电池4
1．2．1钠离子电池发展历程4
1．2．2钠离子电池工作原理5
1．3钾离子电池6
1．3．1钾离子电池发展历程6
1．3．2钾离子电池工作原理7
1．4负极材料7
1．4．1嵌入/脱出型负极材料8
1．4．2合金型负极材料11
1．4．3转换型负极材料13
1．4．4复合型负极材料14
1．4．5有机类负极材料14
第二章碱金属二次离子电池电极材料的表征方法15
2．1物理性能表征15
2．1．1场发射扫描电子显微镜（FESEM）15
2．1．2透射电子显微镜（TEM）15
2．1．3拉曼光谱（Raman spectra）16
2．1．4X射线光电子能谱（XPS）16
2．1．5X射线衍射（XRD）16
2．1．6热重分析（TGA）17
2．1．7比表面积及孔径分析17
2．1．8傅里叶变换红外光谱分析17
2．2电池的组装及其电化学性能测试17
2．2．1极片的制备17
2．2．2扣式电池组装17
2．2．3电化学性能测试18
第三章可溶盐模板可控制备异质原子掺杂多孔碳负极材料19
3．1氮掺杂的多孔碳储钠性能研究19
3．1．1材料的制备20
3．1．2结构与形貌表征20
3．1．3电化学储钠性能25
3．2氮掺杂的多孔碳储钾性能研究29
3．2．1氮掺杂石墨烯第一性原理研究29
3．2．2材料的制备34
3．2．3结构与形貌表征35
3．2．4电化学储钾性能38
3．3硫掺杂的多孔碳储钾性能研究44
3．3．1硫掺杂石墨烯第一性原理计算44
3．3．2材料的制备47
3．3．3结构与形貌表征47
3．3．4电化学储钾性能51
3．4硼掺杂的多孔碳储锂、储钠性能研究59
3．4．1材料的制备59
3．4．2结构与形貌表征60
3．4．3电化学储锂、储钠性能62
小结70
第四章可溶盐模板辅助构筑多孔碳/锡基复合负极材料71
4．1Ni3Sn2/C和Ni3Sn4/C复合材料储锂性能研究73
4．1．1材料的制备73
4．1．2结构与形貌表征74
4．1．3电化学储锂性能80
4．2CoSn@SnOx/CoOx@C复合材料储锂性能研究84
4．2．1材料的制备84
4．2．2结构与形貌表征85
4．2．3电化学储锂性能90
4．3Cu6Sn5@C复合材料储锂性能研究95
4．3．1材料的制备95
4．3．2结构与形貌表征95
4．3．3电化学储锂性能99
4．4SnO2@C复合材料储钾性能研究101
4．4．1材料的制备102
4．4．2结构与形貌表征102
4．4．3电化学储钾性能106
小结111
第五章可溶盐模板辅助构筑多孔碳/锑基负极材料112
5．1SnSb@SnOx/SbOx@C复合材料储锂、储钠性能研究113
5．1．1材料的制备114
5．1．2结构与形貌表征115
5．1．3电化学储锂、储钠性能118
5．2SnSb@NC在醚基和酯基电解液中储钾性能研究126
5．2．1材料的制备126
5．2．2结构与形貌表征127
5．2．3电化学储钾性能132
5．3FeSb@NC复合材料储钠、储钾性能研究142
5．3．1材料的制备143
5．3．2结构与形貌表征143
5．3．3电化学储钠、储钾性能148
5．4低结晶度Sb@Sb2O3@C异质结构的储钾性能研究157
5．4．1材料的制备158
5．4．2结构与形貌表征158
5．4．3电化学储钾性能164
5．5BiSb@Bi2O3/SbOx@C复合材料储钠、储钾性能研究171
5．5．1材料的制备171
5．5．2结构与形貌表征171
5．5．3电化学储钠、储钾性能177
5．6Cu2Sb@3DPC复合材料储钠、储钾性能研究185
5．6．1材料的制备185
5．6．2结构与形貌表征186
5．6．3电化学储钠、储钾性能188
5．7CoSb@3DPCs复合材料储钠、储钾性能研究192
5．7．1材料的制备192
5．7．2结构与形貌表征192
5．7．3电化学储钠、储钾性能195
小结199
第六章富缺陷二氧化钛/石墨烯复合负极材料200
6．1TiO2前驱体NH4TiOF3的气相改性研究200
6．1．1材料的制备201
6．1．2结构及形貌分析201
6．1．3电化学储锂性能206
6．2TiO2/石墨烯气相处理改性的研究212
6．2．1材料的制备213
6．2．2氩气气相改性TiO2与氧化石墨烯复合材料的结构及形貌分析213
6．2．3氩气气相改性TiO2与氧化石墨烯复合材料电化学储锂性能分析218
6．2．4氩氢混合气体气相改性TiO2与氧化石墨烯复合材料的结构及形貌分析221
6．2．5氩氢混合气体气相改性TiO2与氧化石墨烯复合材料的电化学储锂性能分析226
6．3TiO2/石墨烯液相处理改性的研究228
6．3．1材料的制备228
6．3．2液相改性TiO2材料的结构及形貌分析229
6．3．3液相改性TiO2的电化学储锂性能232
6．3．4液相改性TiO2与氧化石墨烯复合材料的结构及形貌分析233
6．3．5液相改性TiO2与氧化石墨烯复合材料的电化学储锂性能241
小结243
第七章纳米四氧化三钴负极材料缺陷结构调控及性能研究245
7．1激光辐照改性246
7．1．1材料的制备246
7．1．2材料结构及形貌分析247
7．1．3电化学储锂性能251
7．2气相处理改性255
7．2．1材料的制备255
7．2．2材料结构及形貌分析255
7．2．3电化学储锂性能259
7．2．4电化学储钠性能262
7．2．5表面改性和化学缺陷定量的分析263
7．3液相处理改性271
7．3．1立方体Co3O4的NaBH4液相改性研究271
7．3．2Co3O4纳米片的N2H4液相改性研究279
7．4不同形貌Co3O4改性处理的研究288
7．4．1材料的制备288
7．4．2激光辐照改性289
7．4．3气相处理改性291
7．4．4液相处理改性295
小结297
参考文献299
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