鋰空氣電池

第1章緒論001
1．1鋰空氣電池的能量密度001
1．2鋰空氣電池的發(fā)展007
1．3鋰空氣電池的關(guān)鍵問題和應(yīng)用前景013
參考文獻(xiàn)017

第2章非水電解液019
2．1引言019
2．2有機(jī)強(qiáng)酸酯類電解液020
2．3穩(wěn)定電解液025
2．3．1醚類029
2．3．2離子液體031
2．3．3酰氨基類034
2．3．4砜類039
2．3．5二甲基亞砜類041
2．3．6鋰鹽電解質(zhì)045
2．4電解液的穩(wěn)定性047
2．5小結(jié)與展望048
參考文獻(xiàn)049

第3章有機(jī)體系鋰空氣電池中的正極電化學(xué)過程053
3．1引言053
3．2基于碳陰極的鋰空氣電池電化學(xué)過程057
3．2．1恒流充放電過程057
3．2．2放電充電化學(xué)過程063
3．3電解液穩(wěn)定性065
3．3．1DEMS穩(wěn)定性065
3．3．2循環(huán)性能070
3．3．3關(guān)于電解液穩(wěn)定性的理論072
3．4正極穩(wěn)定性075
3．5空氣中的污染物對鋰空氣電池的影響078
3．5．1H2O的影響078
3．5．2CO2的影響079
3．5．3選擇性透氧層的前景080
3．6基礎(chǔ)電化學(xué)082
3．6．1機(jī)理082
3．6．2動力學(xué)過電勢088
3．6．3第一性原理過電勢090
3．6．4電催化作用092
3．7電荷傳輸限制093
3．7．1Li2O2電荷傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)研究094
3．7．2電荷傳輸?shù)睦碚撃Ｐ?96
3．7．3極化子的電荷傳輸098
3．7．4Li2O2電荷傳輸問題099
3．8小結(jié)和展望100
參考文獻(xiàn)101

第4章鋰空氣電池中氧的還原/析出反應(yīng)動力學(xué)過程及產(chǎn)物105
4．1可充電鋰空氣電池的能量密度、功率密度及其所面臨的挑戰(zhàn)105
4．2鋰空氣電池放電過程動力學(xué)及放電產(chǎn)物110
4．2．1碳電極上的氧還原反應(yīng)動力學(xué)110
4．2．2小倍率、低過電勢下放電反應(yīng)產(chǎn)物112
4．2．3大倍率、高過電勢條件下的放電產(chǎn)物116
4．3鋰空氣電池中放電態(tài)正極的表面化學(xué)118
4．3．1與Li2O2形貌相關(guān)的表面化學(xué)118
4．3．2Li2O2和碳之間的化學(xué)反應(yīng)119
4．3．3Li2O2與醚類電解液的化學(xué)反應(yīng)123
4．3．4固態(tài)鋰空氣電池的原位APXPS研究125
4．4放電產(chǎn)物形貌和其表面化學(xué)性質(zhì)對Li2O2氧化的影響127
4．5高過電勢下充電制約因素的原位TEM研究133
4．6小結(jié)和展望134
參考文獻(xiàn)135

第5章原子理論和第一性原理：鋰空氣電池的計(jì)算研究139
5．1引言139
5．2Li2O2性質(zhì)140
5．2．1過電勢140
5．2．2電子電導(dǎo)率143
5．3電催化劑147
5．3．1碳147
5．3．2貴金屬148
5．3．3過渡金屬氧化物148
5．4電解液150
5．5小結(jié)與展望150
參考文獻(xiàn)151

第6章基于鋰保護(hù)電極的鋰空氣電池155
6．1引言155
6．2金屬空氣電池的前景與問題155
6．3鋰空氣電池：水系與非水系156
6．3．1非水體系鋰空氣電池158
6．3．2水系鋰空氣電池163
6．4小結(jié)與展望170
參考文獻(xiàn)172

第7章水系鋰空氣電池的空氣電極174
7．1引言174
7．2正極電化學(xué)反應(yīng)175
7．3充/放電過程中的空氣電極176
7．3．1放電反應(yīng)176
7．3．2充電反應(yīng)176
7．4電解液的影響178
7．4．1充電反應(yīng)178
7．4．2放電反應(yīng)180
7．4．3CO2的影響180
7．4．4放電產(chǎn)物的影響180
7．4．5水分管理181
7．5復(fù)合空氣電極182
7．6小結(jié)與展望183
參考文獻(xiàn)183

第8章水系鋰空氣電池的固體電解質(zhì)185
8．1引言185
8．2NASICON類水中穩(wěn)定鋰離子固體電解質(zhì)：LATP186
8．3石榴石型水溶液穩(wěn)定鋰離子導(dǎo)體固體電解質(zhì)：Li7La3Zr2O12 191
8．4鋰離子固體電解質(zhì)薄片的制備194
8．5水系可充電鋰空氣電池性能197
參考文獻(xiàn)201

第9章全固態(tài)鋰空氣二次電池203
9．1引言203
9．2全固態(tài)電池204
9．3電池材料204
9．3．1負(fù)極205
9．4電解質(zhì)（膜）205
9．5氧氣電極（正極）206
9．5．1電化學(xué)催化206
9．5．2LAGP的電催化性能207
9．6電池反應(yīng)和開路電壓209
9．7電池設(shè)計(jì)211
9．8密封電池的電化學(xué)性能212
9．8．1能量效率212
9．8．2循環(huán)性能212
9．8．3溫度的影響213
9．8．4庫倫效率（CE）215
9．9小結(jié)與展望216
參考文獻(xiàn)216

第10章一次鋰空氣電池218
10．1引言218
10．2空氣電極222
10．2．1不同碳材料的比表面積和孔隙比223
10．2．2微觀結(jié)構(gòu)226
10．2．3表面修飾（能量密度/功率密度）229
10．3電解液231
10．3．1非水系液態(tài)電解液233
10．3．2聚合物和固態(tài)電解質(zhì)235
10．3．3離子液體236
10．3．4水系及混合體系電解液237
10．4設(shè)計(jì)238
10．5挑戰(zhàn)及展望243
參考文獻(xiàn)244

第11章鋰空氣電池系統(tǒng)概述：氧氣處理的要求與技術(shù)248
11．1引言248
11．2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及目標(biāo)249
11．3從活性物質(zhì)到汽車系統(tǒng)253
11．4密封式鋰空氣電池中的O2儲存256
11．5開放式鋰空氣電池中的O2分離260
11．6小結(jié)與展望262
參考文獻(xiàn)263

索引265