Highly Efficient OLEDs with Phosphorescent Materials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Yersin, Hartmut 编

出品人:

页数:458

译者:

出版时间:2007-12

价格:1660.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9783527405947

丛书系列:

图书标签:

• OLED
• Phosphorescent Materials
• Organic Electronics
• Optoelectronics
• Materials Science
• Thin Films
• Light-Emitting Diodes
• Efficiency
• Device Physics
• Organic Chemistry

深入探索下一代能源存储技术：固态电池的原理、设计与挑战 本书简介 随着全球对可持续能源解决方案需求的激增，能源存储技术正处于一场深刻的变革之中。锂离子电池（LIBs）凭借其高能量密度和相对成熟的技术，长期以来一直是便携式电子设备和电动汽车（EVs）的首选。然而，传统锂离子电池中使用的液态或凝胶状有机电解质存在固有的安全隐患，如易燃性、热失控风险以及在极端温度下的性能衰减。这些限制，尤其是在追求更高续航里程和更快速充电的电动汽车领域，对现有技术提出了严峻的挑战。 在此背景下，固态电池（Solid-State Batteries, SSBs）作为颠覆性的下一代储能技术，正吸引着科学界和工业界的巨大关注。固态电池的核心优势在于用固态电解质取代了传统电池中的易燃液态电解质，从而极大地提高了电池的固有安全性，同时为实现超高能量密度提供了可能。 本书旨在全面、深入地剖析固态电池领域的前沿科学、工程挑战与未来的发展方向。它不仅为材料科学家、电化学工程师提供了一个坚实的理论基础，也为电池制造商和研发人员提供了解决实际工程问题的实用指导。 --- 第一部分：固态电池的基础与驱动力 本部分首先为读者奠定坚实的理论基础，解释固态电池相对于传统锂离子电池的优势与必要性。 第一章：能源存储技术的范式转变 锂离子电池的局限性回顾： 详细分析当前商业化锂离子电池面临的安全性瓶颈（如穿刺、过充引发的热失控）、能量密度提升的物理极限（基于石墨负极的限制），以及循环寿命与高倍率性能之间的权衡。 固态电池的定义与优势： 清晰界定固态电池的构成要素，重点阐述固态电解质如何消除析锂风险、抑制电解液分解，并提供一个潜在的“安全平台”。 能量密度飞跃的潜力： 探讨固态电池如何赋能金属锂负极（Li-metal anode）的商业化应用。金属锂作为理论上最轻的负极材料，其比容量极高（3860 mAh/g），是实现能量密度突破（超过 500 Wh/kg）的关键。 第二章：固态电解质的分类与电化学特性 固态电解质是固态电池的心脏，其离子电导率和界面兼容性直接决定了电池的性能。本章对主流的固态电解质体系进行详尽分类与性能对比。 聚合物电解质 (Polymer Electrolytes)： 基于氧化物/硫化物聚合物体系（如 PEO 复合材料）： 分析其室温离子电导率的挑战、机械柔韧性与界面接触的优势。重点探讨如何通过纳米填料改性（如无机氧化物纳米粒子）来增强其离子传导性和稳定性。 固/固界面问题： 讨论聚合物电解质与电极材料之间形成的柔性界面，以及在界面电阻控制方面的挑战。 无机氧化物固态电解质 (Oxide-based Solid Electrolytes)： 代表材料： 重点解析镧酸锆钛酸盐（LLZO，尤其是立方相 Garnet 结构）、磷酸盐（LATP）和钙钛矿结构（LAGP）的晶体结构、离子传导机制（氧离子与锂离子混合传导的区分）。 界面反应与稳定化： 深入探讨氧化物电解质与高电压正极（如 NMC）及金属锂负极接触时发生的副反应，以及如何通过表面涂层技术（如氧化铝、氧化镧）来钝化界面。 硫化物固态电解质 (Sulfide-based Solid Electrolytes)： 高导电性体系： 分析 Ar-Sicon 结构（如 Li6PS5Cl, Li10GeP2S12 (LGPS)）的超高锂离子电导率（可媲美液体电解质）的来源及其电化学窗口。 空气敏感性与界面工程： 详细讨论硫化物体系对湿气和氧气的极高敏感性，及其在制造和封装过程中需要克服的苛刻环境控制要求。深入分析硫化物与金属锂之间形成的界面阻抗机制。 --- 第二部分：关键组件的工程设计与优化 构建高性能固态电池需要对正极、负极以及电解质的集成进行精密的工程设计。 第三章：金属锂负极的挑战与界面调控 金属锂负极是实现超高能量密度的核心，但其电化学不稳定性是最大的工程障碍。 锂枝晶的形成机理： 运用电化学动力学模型解释锂枝晶在锂枝晶在界面不均匀性（如压力分布、缺陷点）下的选择性生长过程，以及其穿透固态电解质的物理机制。 界面稳定化策略： “缓冲层”设计： 研究利用原位形成的保护层（如 LiF, LiPON 等无机薄膜）或梯度材料来均匀化锂沉积电流密度。 “准固态”方法： 探讨利用高浓度聚合物/盐混合物作为中间层，兼顾机械强度与离子传输的折衷方案。 高压充放电过程中的体积变化管理： 讨论金属锂在循环过程中高达 300% 的体积变化如何对电极/电解质的物理接触产生破坏性影响，以及通过微结构设计（如多孔骨架）来容纳体积变化的策略。 第四章：固态电池正极的设计与集成 正极材料的选择和它们与固态电解质的匹配性是决定电池工作电压和循环寿命的关键。 高电压正极材料的兼容性： 分析 NMC811 或富锂锰基材料（Li-rich Mn-based）在高电压下与各类固态电解质（特别是硫化物）的化学不相容性，如何导致界面阻抗的急剧增加。 三维集成架构（3D Architectures）： 介绍如何通过构建多孔骨架或利用增材制造技术，设计具有高比表面积的电极，以确保固态电解质能够有效地渗透和覆盖活性物质颗粒，从而降低界面接触电阻。 电极的机械加压与接触优化： 详细阐述固态电池（尤其是氧化物和聚合物体系）对外部施加机械压力（Stack Pressure）的需求，以及如何通过优化堆叠设计来平衡界面接触、降低接触电阻与维持电池的结构完整性。 --- 第三部分：制造工艺、表征技术与未来展望 本部分将目光投向固态电池的实际生产挑战和前沿研究方向，包括先进的制造技术和表征工具。 第五章：固态电池的规模化制造工艺 固态电池的制造工艺与传统湿法电极制备存在根本区别，需要全新的技术路线。 干法制造技术： 重点讨论适用于高离子电导率无机电解质的干法压片技术（Dry Stacking/Pressing）和烧结技术（Sintering）。分析烧结温度、时间对电解质晶相结构和界面反应的影响。 复合电极制备的挑战： 探讨如何均匀混合活性材料、导电剂和固态电解质粉末（如球磨、行星搅拌），以实现低电阻的电极层。 全固态电池的组装与封装： 探讨在惰性气体环境中进行电池组装的特定要求，以及如何设计能够长期承受机械应力、有效阻隔环境因素的封装材料和密封技术。 第六章：先进表征技术与界面分析 理解固态电池内部的界面行为是解决性能瓶颈的关键。 原位/非原位电化学阻抗谱（EIS）： 教授如何利用 EIS 区分不同界面（如电极/电解质、晶界、颗粒间）的电阻贡献，并跟踪界面阻抗随温度和压力的变化。 同步辐射与中子散射技术： 介绍如何利用高穿透性的表征手段（如中子衍射或 X 射线断层扫描），在电池工作状态下无损地观察锂枝晶的生长、电极的微结构演变以及电解质的相变。 高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）与能谱分析（EDS）： 阐述如何识别和分析固态电解质与电极材料之间形成的界面反应层（SEI-like layer）的化学成分与厚度，为界面钝化设计提供直接证据。 第七章：固态电池的未来方向与前沿探索 半固态电池（Semi-Solid State Batteries）的过渡作用： 分析高粘度凝胶聚合物或“准固态”电池作为向全固态技术过渡的实用桥梁，以及其在平衡安全性和功率密度上的优势。 全固态钠离子电池与无锂体系： 探讨固态电解质技术向其他碱金属离子（如钠、钾）体系的迁移，以及它们在资源可得性和成本控制方面的潜力。 计算材料学在电解质筛选中的应用： 介绍密度泛函理论（DFT）计算如何加速新型高导电性、宽电化学窗口固态电解质的筛选和设计，预测界面反应能垒，指导实验验证。 本书结构严谨，内容聚焦于固态电池从基础电化学原理到复杂工程实现的完整链条，旨在为推动这一革命性技术走向大规模商业化提供必要的理论支持和实践指导。

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