Understanding Batteries pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Dell, Ronald M./ Rand, D. A. J.

出品人:

页数:254

译者:

出版时间:2001-7

价格:$ 51.98

装帧:Pap

isbn号码:9780854046058

丛书系列:

图书标签:

电池
储能
能源
化学
电化学
材料科学
可再生能源
便携式电源
电动汽车
电源技术

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具体描述

Batteries are becoming increasingly important in today's world of portable electronic devices, along with the need to store electricity derived from solar and other renewable forms of energy, and the desire to introduce electric and hybrid electric vehicles to reduce emissions. Understanding Batteries is a must for all those seeking a straightforward explanation of how batteries are constructed, their operation, and the factors determining their performance and life. Beginning with a brief history of the development of batteries and a discussion of their applications and markets, the book goes on to outline the basic terminology and science of batteries. The different types of primary (non-rechargeable) and secondary (rechargeable) batteries are then described and emphasis is given to the importance of matching the battery to the intended application. Examples are given to demonstrate how to define and prioritise the various criteria which comprise the battery specification. Throughout, the chemistry is kept as simple as possible. Understanding Batteries will appeal to a wide range of readers, including electrical equipment manufacturers and users, engineers and technicians, chemistry and materials science students, teachers and the interested battery user.

《电化学前沿：新一代储能系统的挑战与机遇》本书简介在当今能源转型的关键历史节点，对高效、安全、可持续储能技术的需求达到了前所未有的高度。从电动汽车的普及到电网的智能化升级，再到可再生能源（如太阳能和风能）的大规模并网，储能技术已不再是辅助角色，而是驱动未来能源系统的核心引擎。《电化学前沿：新一代储能系统的挑战与机遇》一书，正是基于这一时代背景，深入剖析了当前电化学储能领域最前沿的研究方向、面临的核心挑战以及未来极具潜力的发展机遇。本书并非对传统电池技术的简单回顾，而是聚焦于突破现有性能瓶颈、实现颠覆性创新的新兴技术体系。第一部分：超越锂离子：固态电解质与下一代正负极材料的革新本书首先将目光投向了锂离子电池技术的下一代形态——全固态电池（ASSBs）。我们详细探讨了实现高离子电导率、优异界面兼容性和机械稳定性的关键固态电解质材料。这包括对聚合物固态电解质（如基于聚氧化乙烯（PEO）体系的改进）、氧化物固态电解质（如基于LLZO和LAGP的开发）以及硫化物固态电解质（如LGPS和 Argyrodites 体系）的结构、合成方法、电化学性能及其在实际应用中遇到的界面阻抗问题进行了深入的剖析。书中特别关注了如何通过纳米结构设计和界面工程技术，有效抑制锂枝晶的生长，这是固态电池实现高安全性和长循环寿命的基石。在电极材料方面，本书系统地介绍了高镍正极材料（如NCA和NCM811以上体系）的结构演变、热稳定性问题以及容量衰减机理。重点探讨了如何通过表面包覆技术、掺杂改性（如镁、铝、锆掺杂）来稳定高电压下的结构，并有效缓解循环过程中出现的相变和粉化现象。对于负极，本书深入研究了硅基负极材料的巨大潜力及其体积膨胀带来的挑战。我们不仅分析了微米级硅粉、纳米硅线、纳米硅球的制备工艺，更侧重于讲解了如何通过构建多孔碳基体、设计自修复聚合物粘结剂，以及开发新型金属锂保护层，来稳定硅/电解液界面，实现高首次库仑效率和稳定循环性能。第二部分：钠离子与多价离子体系：构建无钴、高丰度的储能蓝图面对锂资源分布不均和成本波动的压力，构建以地球储量丰富元素为基础的储能系统成为战略必然。《电化学前沿》用相当篇幅阐述了钠离子电池（SIB）的最新进展。书中对比了硬碳、软碳、过渡金属氧化物、聚阴离子化合物等多种正极材料的性能，并重点分析了钠离子在不同晶格结构中嵌入/脱出动力学的差异。尤其关注了对高电压钠离子正极的设计策略，以及如何解决钠离子在有机电解液中较低的氧化还原电位问题。此外，本书也探讨了如何在保持高能量密度的同时，兼顾钠离子电池的低温性能和快充能力。在此基础上，本书进一步扩展到更具颠覆性的多价离子电池体系。详细解析了镁离子电池（MIB）、钙离子电池（CIB）以及锌离子电池（ZIB）的研究现状。对于镁和钙体系，本书聚焦于寻找能够在宽电化学窗口内稳定工作的非亲核性电解液，以及如何设计能够可逆插入/脱出多价离子的插层或隧道型晶体结构。对于锌基体系，则侧重于如何控制锌枝晶的均匀沉积，例如通过电解液添加剂或柔性电极设计来提升循环稳定性。第三部分：超越传统：液流电池与超级电容器的深度集成为了满足电网级长时储能的需求，本书将焦点转向了液流电池（RFBs）这一极具前景的技术。深入剖析了基于钒、铁、锌溴等传统体系的优化策略，包括电解液浓缩技术、膜电极组件的降阻设计以及流体动力学的优化。更重要的是，本书前瞻性地介绍了有机液流电池（ORFB）和金属-有机框架（MOF）基液流电池的开发，这些新兴体系有望在降低成本和提升能量密度的同时，解决传统无机液流电池的腐蚀和自放电问题。此外，本书还探讨了电化学储能的协同优化。超级电容器（SCs）以其超高的功率密度和极长的循环寿命著称，但能量密度较低。本书详细阐述了如何通过赝电容材料的引入（如导电聚合物和金属氧化物纳米结构）来构建高容量超级电容器，以及如何设计混合储能系统（Hybrid Energy Storage Systems, HESS），将电池的高能量密度与超级电容器的高功率密度优势相结合，以满足现代电网对瞬时响应和长期存储的双重要求。第四部分：制造、安全与可持续性：面向工业化落地的关键瓶颈最后，本书并未止步于实验室研究，而是严肃地讨论了前沿电化学技术走向工业化生产所必须克服的工程障碍。在制造工艺方面，详细考察了新型浆料制备（如无溶剂极片制造）、高精度涂布技术以及新型电芯装配工艺（如真空注液、激光焊接）对性能的影响。在安全评估方面，本书引入了先进的原位表征技术（如同步辐射X射线衍射、原位拉曼光谱、电化学晶格跟踪技术），用以实时监测电极材料在充放电过程中的结构变化和副反应的发生机理。书中系统分析了热失控的触发机制，并提出了基于材料设计和系统集成层面的多维度安全防护策略。对于可持续性，本书涵盖了对关键金属资源（如钴、镍）的回收利用技术，以及开发无稀有金属、环境友好的电解液体系（如离子液体、水系电解质）的研究进展，旨在为构建一个真正的绿色、循环的能源生态系统提供理论基础和技术路径指引。《电化学前沿：新一代储能系统的挑战与机遇》一书，面向材料科学家、化学工程师、储能系统研发人员以及关注能源转型的政策制定者，提供了一幅详尽而深入的未来储能技术图景。它不仅梳理了现有知识体系的边界，更重点突出了驱动下一轮技术飞跃的关键科学问题和工程难题。