作为新型电力系统重要组成部分的电化学储能电源，是实现可再生能源高比例消纳的重要器件，是促成“源网荷储”协调运行的关键装置；电化学储能技术作为新型储能的主流技术、未来能源绿色低碳转型的核心技术，在诸多方面仍待深入发展。本书主要介绍现阶段电化学储能涉及的物理、化学和材料相关的基础理论知识，科学研究前沿，体系应用，工业化生产流程及其今后发展趋势。全书共分为7章，包括电化学储能电源概论、锂离子电池、钠/钾离子电池、水系电池、多价态金属离子电池、液流电池、钠硫电池及超级电容器等内容，也包括其中涉及的与储能电站接轨的诸多科学及工程问题。
样章试读
目录
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丛书序
序
前言
第1章 电化学储能电源概论 1
1.1 电化学的基本概念及原理 1
1.1.1 电化学的概念 1
1.1.2 电化学的发现及其性质 2
1.2 电化学储能电源 4
1.2.1 电化学储能电源的组成 5
1.2.2 电化学储能电源的分类 8
1.2.3 电化学储能电源的工作原理 10
1.3 实际电极过程 12
1.3.1 电化学可逆过程 12
1.3.2 电极的极化与超电势 13
1.3.3 交换电流密度 15
1.3.4 电极电势的测试及应用 15
1.4 电化学储能电源的评价指标及设计准则 19
1.4.1 电池内阻 19
1.4.2 开路电压、容量及比容量 20
1.4.3 能量密度及功率密度 21
1.4.4 储存性能、自放电和电池寿命 22
1.4.5 电化学储能电源一般表征方法及设计准则 22
1.5 电化学储能电源的发展与展望 25
1.5.1 电化学储能电源的发展 26
1.5.2 电化学储能电源的展望 26
参考文献 28
第2章 锂离子电池 29
2.1 概述 29
2.2 锂离子电池原理及主要概念 29
2.3 锂离子电池正极材料 30
2.3.1 层状氧化物正极材料 30
2.3.2 尖晶石氧化物正极材料 32
2.3.3 橄榄石结构正极材料 32
2.3.4 硫(硒)基正极材料 34
2.3.5 氧基正极材料 36
2.3.6 有机正极材料 37
2.4 锂离子电池负极材料 38
2.4.1 碳基负极材料 38
2.4.2 锂金属负极材料 40
2.4.3 硅及其化合物负极材料 40
2.4.4 合金类负极材料 42
2.4.5 氧化物及氮化物负极材料 42
2.5 锂离子电池电解液及隔膜 43
2.5.1 电解液溶剂 43
2.5.2 电解液锂盐 44
2.5.3 新型高浓度盐电解液 44
2.5.4 聚合物电解质 46
2.5.5 电解液添加剂 46
2.5.6 隔膜材料 46
2.5.7 无机固态电解质 47
2.6 锂离子电池制造 48
2.6.1 锂离子电池结构及类型 48
2.6.2 锂离子电池制造工艺 48
2.6.3 锂离子电池制造关键设备 50
2.7 锂离子电池故障诊断与安全预警 51
2.7.1 锂离子电池的故障类型与诊断方法 52
2.7.2 商业锂离子电池中的安全保护措施 52
2.7.3 电池管理系统的应用 54
2.8 锂离子电池关键材料的回收与直接修复 55
2.8.1 回收的关键材料——正极材料 55
2.8.2 废旧锂离子电池的拆解 55
2.8.3 电极材料的回收与直接修复 56
2.9 锂离子电池储能技术期望 58
参考文献 59
第3章 钠离子电池及钾离子电池 60
3.1 概述 60
3.1.1 钠离子电池和钾离子电池的发展意义 60
3.1.2 钠离子电池及钾离子电池与锂离子电池的异同 60
3.2 钠离子电池及钾离子电池正极材料 62
3.2.1 隧道及层状氧化物类 63
3.2.2 普鲁士蓝/白类 67
3.2.3 聚阴离子类 68
3.2.4 有机材料类 73
3.3 钠离子电池及钾离子电池负极材料 74
3.3.1 软碳及硬碳 74
3.3.2 钠/钾金属 77
3.3.3 合金类 78
3.3.4 氧化物 80
3.4 钠离子电池及钾离子电池体系 81
3.4.1 液体电解液体系 82
3.4.2 新型电解液体系 85
3.4.3 新型黏结剂及添加剂 87
3.4.4 新型全固态/半固态/复合固态电解质 91
3.4.5 界面改性技术 97
3.5 钠离子电池及钾离子电池制造 98
3.5.1 钠离子电池及钾离子电池结构及类型 98
3.5.2 钠离子电池及钾离子电池制造工艺 100
参考文献 102
第4章 水系电池 106
4.1 概述 106
4.1.1 水系电池的特点及历史进展 106
4.1.2 水系电池的化学体系与基本原理 108
4.1.3 水系电池的结构类型 111
4.2 水系电池的关键科学问题 112
4.2.1 水分解 112
4.2.2 金属枝晶 114
4.2.3 腐蚀、钝化及其他副作用 114
4.3 锂/钠/钾离子水系电池 115
4.3.1 碱金属离子水系电池的工作原理与特点 116
4.3.2 锂离子水系电池 117
4.3.3 钠离子水系电池 119
4.3.4 钾离子水系电池 121
4.4 锌基水系电池 122
4.4.1 镍基正极 122
4.4.2 锰基正极 124
4.4.3 钒基正极 127
4.4.4 其他正极 129
4.4.5 金属锌负极 130
4.4.6 嵌入型及无锌负极 135
4.5 镁/铝/钙离子水系电池 138
4.5.1 镁离子水系电池 139
4.5.2 铝离子水系电池 141
4.5.3 钙离子水系电池 143
4.6 非金属离子水系电池 143
4.6.1 质子电池 144
4.6.2 铵离子电池 144
4.6.3 MV2+电池 145
4.6.4 卤素离子电池 145
4.6.5 多原子阴离子作为电荷载流子 146
4.7 水系电池的应用及发展趋势 146
4.7.1 水系体系比较与产业化分析 146
4.7.2 水系电池的发展趋势 148
参考文献 149
第5章 多价态金属离子电池 150
5.1 镁电池 150
5.1.1 镁电池的概念及原理 150
5.1.2 镁电池的发展历程 153
5.1.3 镁电池负极材料 154
5.1.4 镁电池电解液 155
5.1.5 储镁正极材料 160
5.2 铝电池 164
5.2.1 铝电池的概念及原理 164
5.2.2 铝电池负极材料 167
5.2.3 铝电池电解液 169
5.2.4 储铝正极材料 173
5.3 钙电池 182
5.3.1 钙电池的概念及原理 182
5.3.2 钙电池的发展历程 184
5.3.3 钙电池负极材料 184
5.3.4 钙电池电解液 187
5.3.5 储钙正极材料 188
参考文献 191
第6章 液流电池 193
6.1 概述 193
6.2 液流电池的技术原理和特点 193
6.2.1 液流电池技术原理 193
6.2.2 液流电池关键材料 194
6.2.3 液流电池技术类型 195
6.3 全钒液流电池的设计 195
6.3.1 全钒液流电池简介 195
6.3.2 全钒液流电池关键材料与技术 196
6.3.3 全钒液流电池的设计及应用 201
6.4 锌基液流电池的设计 204
6.4.1 锌基液流电池简介 204
6.4.2 锌溴液流电池 205
6.4.3 锌铁液流电池 207
6.5 铁铬液流电池的设计 210
6.5.1 铁铬液流电池简介 210
6.5.2 铁铬液流电池关键材料与技术 210
6.5.3 铁铬液流电池储能系统设计及应用 211
6.6 其他新型液流电池体系 212
6.6.1 无机多电子体系 212
6.6.2 有机液流电池体系 213
参考文献 217
第7章 其他电化学储能技术 219
7.1 钠硫电池 219
7.1.1 高温钠硫电池 219
7.1.2 室温钠硫电池 223
7.2 超级电容器 228
7.2.1 超级电容器的研究进程 228
7.2.2 超级电容器的发展趋势及展望 232
参考文献 233
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