钠离子电池：材料、表征与技术（上卷）

　　随着锂资源不足的问题日渐凸显，发展不受资源束缚的钠离子电池逐渐成为新能源行业的焦点之一。本书分为上、下两卷，对钠离子电池的负极材料（石墨、硬碳、合金负极）、正极材料（层状氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝）、电解液（碳酸酯电解液、醚基电解液、离子液体）、固体电解质（聚合物电解质、氧化物电解质）、电池界面、表征手段、理论计算、失效机制、安全性、固态电池、环境适应性及生命周期评估、产业化应用等进行了系统概述，同时对高功率器件、海水电池等技术进行了介绍。书中对各类关键材料及涉及的基础科学问题、技术、理论等研究现状和产业应用发展等进行了全面讨论，为研究人员提供了钠离子电池从材料、理论，到技术与应用的全方位资料，希望能对钠离子电池的研究发展和产业化略尽绵薄之力。本书适用于从事二次电池、新能源储能行业的有关人员学习参考，也可作为高校新能源相关专业师生的参考书。

　　Maria-Magdalena Titirici：英国帝国理工学院可持续能源材料首席，英国皇家工程院新兴可持续发展技术首席。Philipp Adelhelm：德国柏林洪堡大学物理化学领域教授，同时在德国材料与能源洪堡中心领导原位电池分析课题组。胡勇：中国科学院物理研究所研究员、清洁能源实验室主任、中科海钠创始人。

译者序前言第1章　钠离子电池石墨负极　// 11.1　概述　// 11.2　石墨与石墨嵌入化合物（GIC）　// 11.3　石墨作为锂/钠离子负极材料　// 31.3.1　石墨在锂离子电池中的应用（富锂二元GIC）　// 31.3.2　在钠离子电池中使用石墨的问题（缺乏富钠二元GIC）　// 41.3.3　在钠离子电池中使用石墨的解决策略（利用富钠的三元GIC）　// 41.4　石墨在钠离子电池中应用的最新进展　// 61.4.1　循环过程中晶格和电极膨胀　// 61.4.2　电解质影响　// 81.4.3　温度影响　// 91.4.4　理化性质　// 101.4.5　SEI　// 121.4.6　增加容量　// 131.5　展望　// 14参考文献　// 14第2章　钠离子电池硬碳负极　// 202.1　概述　// 202.2　硬碳结构特征　// 222.3　硬碳材料表征　// 222.3.1　碳层间距及无序度　// 232.3.2　缺陷表征　// 252.3.3　孔结构表征　// 272.3.4　表面成分及电极-电解液界面表征　// 282.3.5　其他原位/非原位表征技术应用　// 292.4　硬碳储钠机理　// 312.5　钠离子电池硬碳负极分类　// 332.5.1　生物质衍生硬碳　// 332.5.2　杂原子掺杂硬碳　// 352.5.3　其他硬碳材料　// 392.5.4　软硬碳复合材料　// 402.6　总结与展望　// 41附录　常用缩写词　// 42参考文献　// 42第3章　钠离子电池合金型负极　// 483.1　概述　// 483.2　合金型负极材料面临的主要挑战　// 483.2.1　体积膨胀　// 483.2.2　不稳定的SEI膜　// 493.2.3　电压滞后　// 493.2.4　电化学反应机理　// 503.3　高性能合金型负极的实现策略　// 503.3.1　纳米结构　// 503.3.2　形貌和电极结构调控　// 513.3.3　结构工程　// 513.3.4　表面工程　// 523.3.5　复合材料设计　// 523.4　合金负极改性　// 533.4.1　磷（P）　// 533.4.2　硅（Si）　// 563.4.3　锡（Sn）　// 563.4.4　锗（Ge）　// 583.4.5　锑（Sb）　// 593.4.6　铋（Bi）　// 613.4.7　金属间化合物　// 633.5　总结　// 64参考文献　// 65第4章　钠基层状氧化物正极材料　// 734.1　结构类型　// 744.2　高电压镍基层状氧化物　// 764.2.1　概述　// 764.2.2　一元Ni基层状氧化物　// 764.2.3　二元Ni/Fe基层状氧化物　// 774.2.4　二元Ni/Mn基层状氧化物　// 774.2.5　结论与展望　// 814.3　低成本Mn及Fe基层状氧化物　// 814.3.1　概述　// 814.3.2　一元Mn和Fe基层状氧化物　// 824.3.3　二元Mn/Fe基层状氧化物　// 834.3.4　掺杂的二元Mn/Fe基层状氧化物　// 854.3.5　结论与展望　// 874.4　阴离子参与氧化还原的层状正极材料　// 874.4.1　概述　// 874.4.2　增强氧的氧化还原活性及其可逆性的方法　// 884.4.3　结论与展望　// 924.5　总结与未来发展趋势　// 92参考文献　// 92第5章　钠离子电池聚阴离子类磷酸盐正极材料　// 1025.1　引言　// 1025.2　磷酸盐类电极材料　// 1045.2.1　过渡金属磷酸钠（PO43?）　// 1045.2.2　过渡金属偏磷酸钠(PO43?)3　// 1065.2.3　过渡金属焦磷酸钠（P2O74?）　// 1085.2.4　过渡金属氧磷酸钠（OPO4）　// 1105.2.5　过渡金属氟磷酸钠　// 1125.2.6　氟化氧磷酸钒钠Na3V2(PO4)2F3?xOx(0≤x≤2)　// 1135.2.7　过渡金属亚硝酸钠Na2MⅡ2(PO3)3N和Na3MⅢ(PO3)3N　// 1165.3　混合聚阴离子类电极材料　// 1175.3.1　磷酸盐-焦磷酸盐混合聚阴离子化合物[(PO4)(P2O7)]　// 1175.3.2　碳酸盐-磷酸盐混合聚阴离子化合物[(CO3)(PO4)]　// 1215.4　总结与展望　// 122参考文献　// 125第6章　钠离子电池的普鲁士蓝电极　// 1336.1　概述　// 1336.2　结构与化学键　// 1336.3　影响电化学行为的因素　// 1356.3.1　结构转变　// 1356.3.2　空位和水分子　// 1366.4　合成策略　// 1376.4.1　溶液共沉积法　// 1376.4.2　水热法/溶剂热法　// 1376.4.3　电镀　// 1386.5　水性钠离子电池　// 1386.5.1　单氧化还原PBA　// 1386.5.2　多电子氧化还原PBA　// 1396.5.3　全PBA水性钠离子全电池（ASIB）　// 1406.6　非水性SIB　// 1416.6.1　NaxM[Fe(CN)6]?单氧化还原位点　// 1416.6.2　NaxM[Fe(CN)6]?多氧化还原位点　// 1436.6.3　NaxM[A(CN)6]?改变C-配位金属　// 1446.7　商业化实用性　// 1456.8　挑战和未来方向　// 145参考文献　// 146第7章　利用原位X射线和中子散射技术从原子尺度研究钠离子电池　// 1517.1　原位研究的重要性和优点　// 1517.2　原位X射线粉末衍射　// 1547.2.1　X射线源和探测器的选择　// 1547.2.2　设计基于X射线粉末衍射的原位电池　// 1567.2.3　构建适用于原位X射线衍射实验的钠离子电池　// 1577.2.4　X射线粉末衍射数据的分析　// 1597.3　基于原位X射线粉末衍射技术研究钠离子电池的实例　// 1607.4　能提供结构信息的其他原位技术　// 1627.4.1　中子粉末衍射　// 1627.4.2　利用全散射和对分布函数分析局域原子结构　// 163参考文献　// 166第8章　钠离子电池的核磁共振研究　// 1708.1　概述　// 1708.2　电池材料的NMR相互作用　// 1718.2.1　四极相互作用　// 1718.2.2　顺磁作用　// 1738.2.3　奈特位移　// 1748.3　电池材料NMR谱的采集　// 1758.3.1　魔角旋转　// 1758.3.2　电池材料的非原位NMR表征　// 1778.3.3　电化学池的工况原位/现场原位NMR检测　// 1788.4　案例　// 1808.4.1　碳基负极的嵌钠反应　// 1808.4.2　正极材料的固体NMR研究　// 1888.4.3　NaPF6?基电解液的分解　// 1928.5　总结与展望　// 194参考文献　// 195第9章　钠离子电池电极材料模拟　// 2039.1　概述　// 2039.2　密度泛函理论和分子动力学模拟　// 2039.2.1　DFT模拟中的近似值　// 2049.2.2　吸附能和插层能　// 2049.2.3　相稳定性　// 2059.2.4　电压曲线　// 2059.2.5　钠迁移和扩散　// 2059.3　正极材料　// 2069.3.1　层状正极材料　// 2069.3.2　聚阴离子正极材料　// 2099.3.3　普鲁士蓝类似物　// 2149.4　负极材料　// 2159.4.1　碳基负极材料　// 2159.4.2　二维负极材料　// 2189.4.3　层状负极材料　// 2209.4.4　合金钠离子电池负极材料　// 2259.5　总结　// 228致谢　// 229参考文献　// 229第10章　对分布函数在钠离子电池研究中的应用　// 23710.1　全散射及对分布函数（PDF）简介　// 23710.1.1　常规晶体分析（布拉格衍射）和全散射　// 23710.1.2　对分布函数的定义　// 23810.1.3　获得对分布函数的实验方法　// 23910.1.4　电池材料数据收集方法　// 24010.2　分析对分布函数　// 24210.2.1　独立于模型的分析　// 24210.2.2　PDF分析建模　// 24310.3　钠离子对分布函数分析电池材料　// 24510.3.1　硬碳阳极　// 24510.3.2　锡阳极　// 25010.3.3　锑阳极　// 25210.3.4　Na(Ni2/3Sb1/3)O2中的局域阳离子有序度　// 25410.3.5　水钠锰矿材料　// 25510.3.6　电解质　// 25710.4　对分布函数应用的前景　// 258参考文献　// 259