鋰空氣電池

第1章  鋰空氣電池概述1
1.1　鋰空氣電池簡介2
1.2　鋰空氣電池的發(fā)展歷程3
1.3　鋰空氣電池的分類8
1.3.1　非水系電解質(zhì)鋰空氣電池8
1.3.2　水系電解質(zhì)鋰空氣電池9
1.3.3　全固態(tài)電解質(zhì)體系鋰空氣電池10
1.3.4　復(fù)合電解質(zhì)體系鋰空氣電池10
1.4　鋰空氣電池的表征技術(shù)11
1.4.1　X 射線衍射11
1.4.2　拉曼光譜12
1.4.3　微分電化學(xué)質(zhì)譜14
1.4.4　掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡14
1.4.5　X 射線光電子能譜17
1.4.6　紅外光譜19
1.4.7　核磁共振19
1.4.8　原子力顯微鏡19
1.5　鋰空氣電池的機遇和挑戰(zhàn)21
參考文獻23
第2章  非水系鋰空氣電池31
2.1　非水系鋰空氣電池工作原理32
2.1.1　非水系鋰空氣電池的充放電過程32
2.1.2　非水系鋰空氣電池的理論比容量和能量密度33
2.2　非水系鋰空氣電池正極結(jié)構(gòu)及材料35
2.2.1　非水系鋰空氣電池理想正極的構(gòu)筑35
2.2.2　非水系鋰空氣電池正極催化劑37
2.3　非水系鋰空氣電池負極材料90
2.3.1　鋰空氣電池中鋰金屬負極面臨的問題90
2.3.2　鋰空氣電池鋰負極的保護策略91
2.4　非水系鋰空氣電池電解液103
2.4.1　有機碳酸酯類電解液103
2.4.2　酰胺類電解液105
2.4.3　二甲基亞砜類電解液107
2.4.4　醚類電解液108
2.4.5　離子液體電解液110
2.4.6　電解液添加劑111
2.5　非水系鋰空氣電池隔膜111
2.5.1　多孔隔膜112
2.5.2　陶瓷/玻璃電解質(zhì)隔膜113
2.6　小結(jié)與展望116
參考文獻117
第3章  水系鋰空氣電池145
3.1　水系鋰空氣電池工作原理146
3.2　水系鋰空氣電池正極材料147
3.2.1　酸性電解液下的正極材料147
3.2.2　堿性電解液下的正極材料148
3.3　水系鋰空氣電池負極材料和隔膜151
3.3.1　無機固態(tài)鋰離子電解質(zhì)隔膜151
3.3.2　緩沖層158
3.4　水系鋰空氣電池電解液160
3.4.1　酸性電解液160
3.4.2　堿性電解液161
3.5　小結(jié)與展望163
參考文獻164
第4章  全固態(tài)鋰空氣電池168
4.1　全固態(tài)鋰空氣電池結(jié)構(gòu)及工作原理169
4.2　全固態(tài)鋰空氣電池正極結(jié)構(gòu)及材料170
4.3　全固態(tài)鋰空氣電池固體電解質(zhì)173
4.3.1　氧化物固體電解質(zhì)174
4.3.2　硫化物固體電解質(zhì)179
4.3.3　聚合物固體電解質(zhì)182
4.3.4　固體電解質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性183
4.4　全固態(tài)鋰空氣電池電極反應(yīng)機理及電極/電解質(zhì)界面186
4.4.1　全固態(tài)鋰空氣電池中的電極反應(yīng)機理186
4.4.2　正極與固體電解質(zhì)的界面188
4.4.3　負極與固體電解質(zhì)的界面189
4.5　小結(jié)與展望196
參考文獻196
第5章  復(fù)合鋰空氣電池204
5.1　復(fù)合鋰空氣電池的工作原理205
5.2　復(fù)合鋰空氣電池正極結(jié)構(gòu)及材料207
5.2.1　有機-水系酸性電解液復(fù)合鋰空氣電池正極207
5.2.2　有機-水系堿性電解液復(fù)合鋰空氣電池正極209
5.3　復(fù)合鋰空氣電池負極材料212
5.3.1　緩沖層213
5.3.2　合金化結(jié)構(gòu)214
5.3.3　電解液修飾和固液界面設(shè)計214
5.3.4　鋰金屬負極的結(jié)構(gòu)設(shè)計216
5.4　復(fù)合鋰空氣電池電解液217
5.4.1　負極有機電解液217
5.4.2　正極水系堿性電解液219
5.4.3　正極水系酸性電解液221
5.5　復(fù)合鋰空氣電池固體電解質(zhì)隔膜224
5.5.1　超離子導(dǎo)體型固體電解質(zhì)225
5.5.2　石榴石型固體電解質(zhì)227
5.5.3　鈣鈦礦型固體電解質(zhì)230
5.6　小結(jié)與展望231
參考文獻232
第6章  鋰空氣電池的理論模擬與計算243
6.1　過氧化鋰的固有性質(zhì)244
6.1.1　模型結(jié)構(gòu)244
6.1.2　電子結(jié)構(gòu)247
6.1.3　生長機制251
6.2　正極催化劑252
6.2.1　催化劑對氧還原/析出過程的影響252
6.2.2　催化劑對過氧化鋰生長過程的影響264
6.3　電解液266
6.3.1　溶劑266
6.3.2　鹽離子278
6.3.3　痕量水281
6.4　負極281
6.5　小結(jié)與展望283
參考文獻284
第7章  鋰空氣電池的設(shè)計及應(yīng)用292
7.1　空氣電極294
7.1.1　活性材料295
7.1.2　非活性成分300
7.2　鋰空氣電池的保護302
7.2.1　阻水透氧膜303
7.2.2　金屬鋰的保護305
7.3　鋰空氣電池的結(jié)構(gòu)306
7.4　柔性鋰空氣電池310
7.5　密閉鋰空氣電池319
7.6　小結(jié)與展望321
參考文獻321
第8章  鋰二氧化碳電池326
8.1　鋰二氧化碳電池的工作原理328
8.1.1　二氧化碳的電化學(xué)還原328
8.1.2　二氧化碳的電化學(xué)析出332
8.2　鋰二氧化碳電池正極材料334
8.2.1　碳材料334
8.2.2　催化劑材料337
8.3　鋰二氧化碳電池負極材料341
8.4　鋰二氧化碳電池電解液343
8.4.1　有機碳酸酯類電解液343
8.4.2　醚類電解液343
8.4.3　砜類電解液345
8.4.4　其他體系電解液346
8.5　小結(jié)與展望347
參考文獻347
索引356