目錄
前言
第1章 新能源材料概述 1
1.1 新能源技術(shù)的發(fā)展歷史 1
1.2 新能源材料的分類 11
1.2.1 太陽能電池關(guān)鍵材料 11
1.2.2 燃料電池關(guān)鍵材料 13
1.2.3 儲氫材料 15
1.2.4 鋰離子電池材料 16
1.2.5 其他新能源材料 18
1.3 新能源材料合成與制備技術(shù)概述 21
1.3.1 新能源材料合成與制備技術(shù)中的基本問題 21
1.3.2 新能源材料合成與制備技術(shù)的主要方法 22
1.3.3 新能源材料合成與制備技術(shù)的前沿課題 24
思考題 25
參考文獻(xiàn) 25
第2章 鋰離子電池關(guān)鍵材料 27
2.1 引言 27
2.1.1 鋰離子電池的發(fā)展歷史 27
2.1.2 中國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 28
2.1.3 鋰離子電池市場未來的發(fā)展形勢 28
2.2 鋰離子電池組成與結(jié)構(gòu)、基本原理、特點 29
2.2.1 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)組成 29
2.2.2 鋰離子電池的工作原理 30
2.2.3 鋰離子電池的表征參數(shù) 31
2.2.4 鋰離子電池的特點 32
2.3 鋰離子電池的類型及生產(chǎn)工藝 33
2.3.1 鋰離子電池的類型 33
2.3.2 鋰離子電池的生產(chǎn)工藝 36
2.4 正極材料概述 38
2.4.1 LiCoO2正極 39
2.4.2 尖晶石LiMn2O4正極 41
2.4.3 層狀三元正極 43
2.4.4 LiFePO4正極 46
2.4.5 無鈷正極材料 48
2.5 負(fù)極材料概述 48
2.5.1 嵌入－脫嵌型負(fù)極 49
2.5.2 合金化負(fù)極 52
2.5.3 轉(zhuǎn)化型負(fù)極 53
2.6 鋰離子電池電解質(zhì) 54
2.6.1 電解質(zhì)對電池性能的影響 54
2.6.2 電解質(zhì)的分類 55
2.7 鋰離子電池隔膜 60
2.7.1 隔膜的要求 60
2.7.2 隔膜的種類 61
2.7.3 隔膜性能的測試 61
2.7.4 隔膜的制造技術(shù) 62
2.8 鋰離子電池導(dǎo)電劑及其他材料 63
2.8.1 導(dǎo)電劑 63
2.8.2 其他材料 64
思考題 66
參考文獻(xiàn) 66
第3章 固相反應(yīng)法 69
3.1 固相反應(yīng)概述 69
3.1.1 固相反應(yīng)的分類 69
3.1.2 固相反應(yīng)的特點 69
3.2 固相反應(yīng)的機(jī)理 71
3.2.1 固相反應(yīng)的驅(qū)動力 71
3.2.2 相界面上化學(xué)反應(yīng)機(jī)理 72
3.2.3 相界面上反應(yīng)與離子擴(kuò)散的關(guān)系 73
3.2.4 不同固相反應(yīng)的基本歷程 74
3.3 固相反應(yīng)動力學(xué) 77
3.3.1 固相反應(yīng)動力學(xué)關(guān)系 77
3.3.2 影響固相反應(yīng)的因素 81
3.4 固相反應(yīng)的工藝流程 84
3.5 固相反應(yīng)法在新能源材料合成中的應(yīng)用 86
3.5.1 固相反應(yīng)法在新型二次電池材料合成中的應(yīng)用 86
3.5.2 固相反應(yīng)法在固體氧化物燃料電池材料合成中的應(yīng)用 91
3.5.3 固相反應(yīng)法在氫能及催化材料合成中的應(yīng)用 92
思考題 94
參考文獻(xiàn) 95
第4章 溶膠－凝膠法 98
4.1 新能源材料溶膠－凝膠法概述 98
4.1.1 溶膠－凝膠法技術(shù)的發(fā)展歷程 98
4.1.2 溶膠－凝膠法的基本概念 99
4.1.3 溶膠－凝膠法的特點 101
4.2 溶膠－凝膠的物理化學(xué)特性 103
4.2.1 溶膠的運動性質(zhì) 103
4.2.2 溶膠的光學(xué)性質(zhì) 106
4.2.3 溶膠的電學(xué)性質(zhì) 108
4.2.4 溶膠的穩(wěn)定性 114
4.2.5 溶膠的觸變性 118
4.3 溶膠－凝膠法的分類及其反應(yīng)機(jī)理 119
4.3.1 金屬鹽的水解 119
4.3.2 金屬醇鹽的水解 120
4.3.3 絡(luò)合物法 121
4.4 溶膠－凝膠法的工藝過程 122
4.5 溶膠－凝膠法在新能源材料合成中的應(yīng)用 124
4.5.1 溶膠－凝膠法在新型二次電池材料合成中的應(yīng)用 124
4.5.2 溶膠－凝膠法在太陽能電池材料合成中的應(yīng)用 127
4.5.3 溶膠－凝膠法在燃料電池材料合成中的應(yīng)用 128
思考題 129
參考文獻(xiàn) 129
第5章 水熱與溶劑熱法 131
5.1 水熱與溶劑熱法概述 131
5.2 水熱與溶劑熱法合成原理及特點 132
5.2.1 水熱與溶劑熱法合成原理 132
5.2.2 水熱與溶劑熱法特點 133
5.2.3 水熱反應(yīng)介質(zhì)的性質(zhì) 134
5.2.4 水熱/溶劑熱體系的成核與晶體生長 135
5.3 水熱與溶劑熱合成工藝 136
5.3.1 水熱與溶劑熱合成的生產(chǎn)設(shè)備 136
5.3.2 水熱與溶劑熱反應(yīng)的基本類型 137
5.3.3 水熱與溶劑熱合成的一般工藝 138
5.3.4 水熱與溶劑熱合成反應(yīng)影響因素 138
5.4 水熱與溶劑熱法在新能源材料合成中的應(yīng)用 141
5.4.1 水熱與溶劑熱法在LiFePO4正極材料制備中的應(yīng)用 141
5.4.2 水熱與溶劑熱法在Li4Ti5O12負(fù)極材料制備中的應(yīng)用 149
5.4.3 水熱與溶劑熱法在太陽能電池用TIO2材料制備中的應(yīng)用 153
思考題 156
參考文獻(xiàn) 156
第6章 電解合成 159
6.1 電解合成概述 159
6.2 電解合成原理 161
6.2.1 電解合成理論基礎(chǔ) 161
6.2.2 電解合成常用概念 162
6.2.3 電解合成基本原理 164
6.3 電解合成工藝 167
6.3.1 電解合成設(shè)備 167
6.3.2 電解合成工藝過程 171
6.4 電解合成類型 173
6.4.1 金屬在水溶液中的電沉積 173
6.4.2 含最高價和特殊高價元素化合物的電氧化合成 173
6.4.3 含中間價態(tài)和特殊低價元素化合物的電還原合成 174
6.5 熔鹽電解與熔鹽技術(shù) 175
6.5.1 熔鹽電解概述 175
6.5.2 熔鹽電解技術(shù) 176
6.5.3 熔鹽電解在無機(jī)合成中的應(yīng)用 177
6.5.4 熔鹽電解技術(shù)在能源中的應(yīng)用 179
6.6 電化學(xué)聚合/原位聚合 181
6.6.1 電化學(xué)聚合概述 181
6.6.2 電化學(xué)聚合反應(yīng)的類型及機(jī)理 181
6.6.3 電化學(xué)聚合反應(yīng)影響因素 183
6.6.4 導(dǎo)電聚合物的基本性質(zhì)及其應(yīng)用 184
6.6.5 原位聚合 187
思考題 190
新能源材料合成與制備
參考文獻(xiàn) 190
第7章 氣相沉積 192
7.1 氣相沉積概述 192
7.2 化學(xué)氣相沉積 193
7.2.1 原理介紹———化學(xué)反應(yīng) 193
7.2.2 高溫和低溫CVD裝置 195
7.2.3 原理介紹———熱力學(xué)與動力學(xué) 196
7.3 化學(xué)氣相沉積的分類與特點 203
7.3.1 熱分解沉積 204
7.3.2 氧化還原反應(yīng)沉積 205
7.3.3 化學(xué)運輸反應(yīng)沉積 205
7.3.4 其他合成反應(yīng)沉積 205
7.4 化學(xué)氣相沉積在新能源中的應(yīng)用 206
7.4.1 CVD技術(shù)在鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用 206
7.4.2 CVD技術(shù)在鋰離子電池正極材料中的應(yīng)用 211
7.5 物理氣相沉積 212
7.5.1 真空蒸鍍 213
7.5.2 脈沖激光沉積 217
7.5.3 濺射 219
7.5.4 離子鍍 221
7.5.5 物理氣相沉積在新能源材料制備中的應(yīng)用 224
思考題 226
參考文獻(xiàn) 226
第8章 靜電紡絲 229
8.1 靜電紡絲概述 229
8.2 靜電紡絲/靜電噴霧發(fā)展歷史 230
8.2.1 靜電紡絲技術(shù) 230
8.2.2 靜電噴霧沉積技術(shù) 231
8.3 靜電紡絲/靜電噴霧沉積原理與裝置 232
8.3.1 靜電紡絲/靜電噴霧沉積原理 232
8.3.2 靜電紡絲/靜電噴霧沉積裝置 234
8.4 靜電紡絲/靜電噴霧沉積影響因素與過程控制 238
8.4.1 靜電紡絲/靜電噴霧沉積影響因素 238
8.4.2 靜電紡絲纖維的形態(tài)控制 240
8.5 靜電紡絲/靜電噴霧沉積在新能源材料中的應(yīng)用 243
思考題 246
參考文獻(xiàn) 246
第9章 其他合成方法 250
9.1 引言 250
9.2 放電等離子體燒結(jié) 250
9.2.1 ＳＰＳ 的燒結(jié)機(jī)理 251
9.2.2 燒結(jié)特點 251
9.2.3 燒結(jié)溫度 252
9.2.4 燒結(jié)壓力 252
9.2.5 脈沖電流 253
9.2.6 保溫時間 253
9.2.7 SPS技術(shù)發(fā)展趨勢 254
9.3 微波燒結(jié) 255
9.3.1 微波燒結(jié)原理 255
9.3.2 微波燒結(jié)設(shè)備特點 257
9.3.3 微波燒結(jié)過程中的主要工藝參數(shù) 258
9.4 閃燒 259
9.4.1 閃燒技術(shù) 260
9.4.2 閃燒技術(shù)的發(fā)展 261
9.5 超快高溫?zé)�結(jié)技術(shù) 262
9.6 共沉淀 263
9.6.1 產(chǎn)生共沉淀的原因 264
9.6.2 共沉淀法的應(yīng)用 264
9.7 其他合成方法在新能源材料中的應(yīng)用 264
參考文獻(xiàn) 265