儲能用碳基納米材料

目錄
總序
前言
第1章 緒論 1
1.1 儲能用碳基材料介紹 2
1.2 多層次微納超結(jié)構碳材料 3
1.3 多尺度碳基網(wǎng)絡搭建 4
1.4 微納超結(jié)構碳材料模型及其設計 5
參考文獻 6
第2章 儲能用碳基材料的特點、種類及未來趨勢 9
2.1 儲能用碳基材料的特點 10
2.1.1 儲能用“微納超結(jié)構碳”模型 10
2.1.2 碳基材料多層次孔隙結(jié)構的構建和電化學儲能 10
2.1.3 碳基材料的導電性與電荷的快速輸運 12
2.1.4 電荷的高效產(chǎn)生/分離 14
2.1.5 碳基材料的表面性質(zhì)對電荷存儲的影響 15
2.2 儲能用碳基材料的種類 16
2.2.1 石墨烯 16
2.2.2 多孔碳基材料 16
2.2.3 碳納米管 19
2.2.4 硅碳復合材料 20
2.3 儲能用納米碳材料的未來趨勢 21
2.3.1 高性能硅碳復合負極材料 22
2.3.2 高體積能量密度碳基電極材料 22
2.3.3 兼具高功率和高能量的超級電容器用碳基電極材料 23
2.3.4 高性能鋰-硫電池用碳基電極材料 23
參考文獻 24
第3章 納米碳材料在燃料電池中的應用 28
3.1 納米碳材料在燃料電池催化劑載體中的應用 30
3.1.1 多孔炭載體 31
3.1.2 碳納米管載體 33
3.1.3 納米碳纖維載體 37
3.1.4 石墨烯載體 41
3.2 碳基無金屬/非貴金屬燃料電池催化劑 45
3.2.1 碳基無金屬催化劑 45
3.2.2 碳基非貴金屬納米催化劑 49
3.3 碳質(zhì)擴散層 55
3.4 碳材料雙極板 56
3.4.1 燃料電池雙極板 56
3.4.2 柔性石墨雙極板 58
參考文獻 61
第4章 鋰離子電池中的碳基材料 68
4.1 鋰離子電池簡介 68
4.1.1 鋰離子電池概述 68
4.1.2 鋰離子電池電極材料研究進展 69
4.2 鋰離子電池中的碳負極材料 70
4.2.1 石墨材料 70
4.2.2 中間相炭微球 72
4.2.3 硬炭材料 73
4.2.4 納米碳 74
4.3 碳基導電添加劑 77
4.3.1 導電炭黑添加劑 78
4.3.2 碳納米管添加劑 78
4.3.3 石墨烯添加劑 79
4.4 碳基復合負極材料 81
4.4.1 納米碳纖維復合材料 82
4.4.2 碳納米管復合材料 84
4.4.3 石墨烯基復合材料 86
參考文獻 93
第5章 超級電容器 99
5.1 碳/碳對稱性超級電容器 102
5.1.1 雙電層電容 102
5.1.2 超級電容器的原理 103
5.1.3 超級電容器用碳材料 104
5.2 碳/氧化物非對稱超級電容器 109
5.2.1 法拉第準電容 109
5.2.2 金屬氧化物材料 110
5.2.3 二氧化錳在超級電容器中的應用 111
5.2.4 MnO2@納米碳纖維自支撐復合電極的制備與性能改善 113
5.2.5 基于自支撐電極材料的非對稱電容器設計與研究 120
5.3 鋰離子超級電容器 123
5.3.1 鋰離子超級電容器分類 123
5.3.2 鋰離子超級電容器用碳材料 124
5.3.3 石墨質(zhì)多孔炭的制備與表征 125
5.3.4 石墨質(zhì)多孔炭在鋰離子超級電容器中的應用 134
參考文獻 143
第6章 氣體儲存 155
6.1 用于甲烷儲存的碳材料 156
6.1.1 多孔炭 157
6.1.2 支柱型石墨烯 157
6.1.3 單壁碳納米角 158
6.1.4 沸石模板炭 158
6.1.5 活性炭材料對甲烷吸附容量的預測 159
6.2 用于氫氣儲存的碳材料 160
6.2.1 儲氫機制 161
6.2.2 儲氫用碳材料的優(yōu)化 162
6.3 用于其他氣體儲存的碳材料 163
6.3.1 用于二氧化碳儲存的碳材料 164
6.3.2 用于一氧化氮儲存的碳材料 164
6.3.3 用于吸附脫除二氧化硫的碳材料 165
參考文獻 166
第7章 蓄能蓄熱 169
7.1 用于相變儲能的碳材料 169
7.1.1 相變儲能原理 169
7.1.2 用于相變儲能碳材料的概況 170
7.1.3 微觀碳材料與相變材料復合 170
7.1.4 宏觀碳材料塊體與相變材料復合 172
7.2 用于熱管理的碳材料 175
7.2.1 熱界面材料 175
7.2.2 各向異性導熱 178
7.2.3 碳材料復合相變儲能電池散熱 179
7.2.4 熱管理材料在工業(yè)上的成功應用 180
參考文獻 181
第8章 太陽能應用 185
8.1 石墨烯透明導電膜 185
8.1.1 石墨烯的光電性質(zhì) 185
8.1.2 大面積石墨烯透明電極 187
8.1.3 太陽能電池透明電極 188
8.2 碳-硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池 194
8.2.1 C/Si異質(zhì)結(jié)太陽能電池的研究背景及現(xiàn)狀 194
8.2.2 C/Si異質(zhì)結(jié)原理 195
8.2.3 基于C/Si異質(zhì)結(jié)的光伏電池 197
8.2.4 C/Si異質(zhì)結(jié)太陽能電池效率提高策略 200
8.2.5 C/Si異質(zhì)結(jié)太陽能電池的挑戰(zhàn)與展望 200
8.3 全碳太陽能電池 201
參考文獻 204
第9章 其他新型儲能電池 210
9.1 金屬鋰 210
9.1.1 金屬鋰負極 210
9.1.2 金屬鋰負極改性 211
9.2 碳基材料在鋰-空氣電池中的應用 217
9.2.1 鋰-空氣電池 217
9.2.2 鋰-空氣電池的分類 218
9.2.3 碳基空氣電極 219
9.2.4 碳基空氣電極結(jié)構與性能的關聯(lián) 221
9.2.5 碳基空氣電極發(fā)展前景 225
9.3 碳基材料在鋰-硫電池中的應用 225
9.3.1 鋰-硫電池的基本特點 225
9.3.2 鋰-硫電池的工作原理 225
9.3.3 鋰-硫電池存在的主要問題 227
9.3.4 鋰-硫電池碳/硫復合正極材料的研究進展 227
9.3.5 高性能鋰-硫電池用碳/硫復合電極的設計 233
參考文獻 234
關鍵詞索引 237