鈉離子電池關鍵材料及技術

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 鈉離子電池發(fā)展背景 1
1.2 鈉離子電池的工作原理 4
1.3 鈉離子電池的特點 5
1.4 水系鈉離子電池 7
參考文獻 7
第2章 鈉離子電池正極材料 9
2.1 過渡金屬氧化物 10
2.1.1 層狀過渡金屬氧化物 10
2.1.2 隧道型過渡金屬氧化物 24
2.2 普魯士藍類化合物 25
2.2.1 類普魯士藍的結構及晶體缺陷 25
2.2.2 Fe基類普魯士藍 28
2.2.3 Mn基類普魯士藍 29
2.2.4 Co基類普魯士藍 30
2.2.5 Ni、Cu基類普魯士藍 30
2.2.6 類普魯士藍化合物的性能優(yōu)化 31
2.3 聚陰離子型化合物 33
2.3.1 磷酸鹽類化合物 33
2.3.2 硫酸鹽類化合物 40
2.4 有機正極材料 42
2.4.1 有機電極材料的儲鈉機理 42
2.4.2 有機電極材料的類型 44
參考文獻 57
第3章 鈉離子電池負極材料 62
3.1 鈉離子電池負極材料的要求 62
3.2 金屬鈉負極 62
3.2.1 優(yōu)化液態(tài)電解質體系 63
3.2.2 人工構建SEI膜 70
3.2.3 構建金屬鈉沉積的基底材料 72
3.2.4 金屬鈉沉積集流體的修飾 73
3.2.5 固態(tài)電解質 74
3.3 碳負極 77
3.3.1 碳材料概述 77
3.3.2 儲鈉碳材料 80
3.4 合金負極 89
3.4.1 錫 91
3.4.2 銻 93
3.4.3 其他合金負極 95
3.5 金屬氧族化合物 95
3.5.1 儲鈉機理 95
3.5.2 金屬氧化物 98
3.5.3 金屬硫/硒化物 104
3.6 磷及磷化物 109
3.6.1 單質磷 109
3.6.2 磷化物 113
3.7 有機負極材料 116
3.7.1 羧酸鹽類化合物 116
3.7.2 C=N基化合物 117
3.7.3 有機負極材料改性方法 118
3.7.4 有機負極材料展望 120
參考文獻 121
第4章 電解質(液) 127
4.1 電解質的基本概念 127
4.2 有機電解液 130
4.2.1 電解液溶劑 130
4.2.2 鈉鹽 133
4.2.3 鈉鹽的濃度 135
4.2.4 固態(tài)電解質界面膜 135
4.2.5 溶劑化結構 141
4.2.6 電解液功能添加劑 142
4.3 離子液體 145
4.3.1 常見的離子液體簡介 147
4.3.2 離子液體作為阻燃添加劑 148
4.3.3 離子液體對固態(tài)電解質界面膜的影響 148
參考文獻 148
第5章 固態(tài)鈉離子電池 154
5.1 概述 154
5.2 聚合物固態(tài)電解質 155
5.2.1 鈉離子在聚合物固態(tài)電解質的傳導機制 157
5.2.2 PEO基聚合物鈉離子固態(tài)電解質 158
5.2.3 聚碳酸酯基聚合物鈉離子固態(tài)電解質 159
5.2.4 其他聚合物鈉離子固態(tài)電解質 160
5.2.5 復合聚合物鈉離子固態(tài)電解質 160
5.3 無機鈉離子固態(tài)電解質 161
5.3.1 鈉離子在無機固態(tài)電解質中的擴散機制 162
5.3.2 氧化物鈉離子固態(tài)電解質 162
5.3.3 硫化物鈉離子固態(tài)電解質 166
5.4 全固態(tài)鈉離子電池的界面 167
5.4.1 鈉離子固態(tài)電解質/金屬鈉負極界面問題 169
5.4.2 鈉離子固態(tài)電解質/正極材料界面問題 171
5.4.3 固態(tài)鈉離子電池的界面表征 172
參考文獻 173
第6章 水系鈉離子電池材料及技術 178
6.1 正極材料 179
6.1.1 錳基氧化物 179
6.1.2 聚陰離子化合物 182
6.1.3 普魯士藍類化合物(類普魯士藍) 182
6.2 負極材料 185
6.2.1 NASICON型負極材料[NaTi2(PO4)3] 185
6.2.2 釩基化合物 187
6.2.3 有機羰基化合物 187
6.3 電解液 189
6.3.1 水系電解液的設計 190
6.3.2 水系電解液的制備及參數(shù) 191
6.4 水系鈉離子電池的挑戰(zhàn)和未來展望 197
6.4.1 水系電解液中的析氫和析氧反應 197
6.4.2 電極材料與水或氧氣的反應 197
6.4.3 電極材料在水中的溶解 197
6.4.4 負極材料的選擇和優(yōu)化 198
6.4.5 質子和鈉離子的共嵌 198
6.4.6 集流體的腐蝕 198
6.4.7 黏結劑的影響 199
6.5 小結 199
參考文獻 199