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出版者:Wiley-VCH

作者:Jürgen O. Besenhard

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-01-11

价格:USD 495.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783527294695

丛书系列:

图书标签:

• 能源
• 电化学
• 无机化学
• 电池材料
• 储能
• 电化学
• 材料科学
• 能源
• 可充电电池
• 锂离子电池
• 固体电池
• 电池性能
• 纳米材料

聚焦新能源革命前沿：先进储能技术与应用深度解析 本书旨在为读者提供一个全面、深入且前瞻性的视角，剖析当前全球能源转型浪潮中，先进储能技术从基础理论到工程实践的各个关键环节。本书内容聚焦于下一代高能量密度、高功率密度、长循环寿命以及环境友好型储能系统的开发、性能优化与产业化应用，内容涵盖化学储能、物理储能及新兴电化学储能领域的前沿进展。 --- 第一部分：电化学储能系统的基础理论与材料创新 第一章：现代电化学储能系统概述与挑战 本章首先界定了电化学储能系统的基本概念、分类及其在构建可持续能源体系中的核心地位。详细阐述了当前限制储能技术大规模商业化部署的主要瓶颈，包括能量密度、功率密度、循环稳定性、安全性和成本效益等关键性能指标。通过对比现有主流技术（如锂离子电池、液流电池、钠离子电池等）的优劣势，为后续深入研究奠定理论基础。重点分析了不同应用场景（电网级储能、电动汽车、便携式电子设备）对储能系统性能的差异化需求。 第二章：高容量正极材料的界面工程与结构调控 本章深入探讨了锂离子电池及其他层状氧化物、聚阴离子型正极材料的最新研究进展。内容侧重于解决高电压操作下材料结构退化、氧析出及界面副反应等关键科学问题。详细解析了通过元素掺杂、表面包覆（如使用惰性氧化物或导电聚合物）来稳定材料晶格结构、抑制容量衰减的策略。引入了原位表征技术在揭示充放电过程中材料动态结构演变中的应用，为设计具有超长循环寿命的正极材料提供实验支撑。讨论了富锂锰基材料在实现更高比容量方面的潜力和面临的挑战，如电压衰减与结构重构问题。 第三章：下一代负极材料的突破与钠离子体系的崛起 本章专注于突破传统石墨负极的理论容量限制。重点介绍了硅基、锡基等高容量合金化负极材料的研发现状，包括如何通过纳米结构设计（如纳米线、多孔结构）和先进的电解液添加剂来缓解巨大的体积膨胀，提高材料的倍率性能和首次库伦效率。同时，本章对钠离子电池（SIB）的负极材料，如硬碳、层状氧化物及金属氧化物，进行了详尽的分析，探讨了其在资源可得性和成本控制方面的巨大潜力，以及如何在全电池体系中实现高效率的钠离子嵌入/脱嵌。 第四章：固态电解质的开发与界面阻抗的克服 固态电池被视为下一代高安全、高能量密度的终极解决方案。本章系统梳理了无机固态电解质（如硫化物、氧化物）和聚合物固态电解质的研究进展。核心内容在于解决固-固界面接触不良导致的超高界面电阻问题。深入剖析了通过引入界面缓冲层、优化电极/电解质界面化学、以及利用高压固结技术来降低界面阻抗的工程方法。对比分析了不同固态电解质体系在离子电导率、化学稳定性及电化学窗口上的表现。 --- 第二部分：先进储能系统设计与工程化实践 第五章：液流电池技术：规模化电网储能的解决方案 本章聚焦于液流电池（RFB）作为电网级、长寿命储能系统的独特优势。详细介绍了基于钒、锌溴、有机小分子等不同电解液的液流电池体系。核心分析内容包括：电解液浓度的优化策略、跨膜物质传输的控制、以及电堆设计（如极板材料、隔膜选择）对电池效率和寿命的影响。重点阐述了如何通过模块化堆叠设计和智能热管理系统，实现兆瓦级液流电池装置的可靠运行与低成本部署。 第六章：高功率密度储能：超级电容器与混合储能系统的融合 本章探讨了对快速充放电能力有极高要求的应用场景。深入剖析了基于活性炭、导电聚合物及金属氧化物/硫化物的高性能超级电容器的构造原理。阐述了如何通过微孔/介孔结构工程来最大化比表面积和离子可及性。此外，本章还着重讨论了“混合储能系统”（如电池/超级电容器组合）的设计理念，旨在利用超级电容器的瞬时功率优势和电池的能量存储能力，实现更优化的系统性能。 第七章：电池热管理系统（BTMS）与系统安全保障 电池的安全性与热稳定性是其大规模应用的前提。本章详细介绍了用于锂离子电池包的主动、被动及混合热管理技术。系统分析了冷却回路设计（如直接接触冷却、侧板冷却、冷板集成）、流体动力学仿真（CFD）在优化散热均匀性中的应用。重点讨论了热失控传播的机理研究，以及先进的防火隔热材料、早期故障诊断算法在提高电池包整体安全冗度方面的作用。 第八章：储能系统的寿命预测、智能运维与退役利用 本章将视角转向储能系统的全生命周期管理。详细介绍了基于数据驱动的电池健康状态（SoH）和剩余寿命（RUL）预测模型，包括基于等效电路模型（ECM）和机器学习算法的应用。讨论了智能并联技术在维持电池组均衡性、提高可用容量方面的作用。最后，对退役动力电池的梯次利用（如储能、备用电源）的技术路径和经济性评估进行了深入探讨，强调了关键材料的回收与循环利用技术在构建闭环供应链中的重要性。 --- 总结与展望 本书通过对材料科学、电化学工程、系统集成和智能控制等多个学科交叉点的深入探讨，旨在为科研人员、工程师和产业决策者提供一套前沿且实用的知识体系。我们相信，对上述关键技术瓶颈的持续攻关与系统性创新，是加速全球能源结构向清洁、高效转型的核心驱动力。本书内容紧密结合工业界的需求，力求在理论深度与工程实践之间架起一座坚实的桥梁。

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这本书的开篇简直是为那些对材料科学的宏大叙事感到敬畏的初学者量身定做的。它没有一上来就抛出那些晦涩难懂的晶体结构图和复杂的电化学方程，而是选择了一条更具人文关怀的叙事路径。作者巧妙地将电池技术的发展史融入到材料科学的演进脉络中，让我们仿佛跟随一位经验丰富的向导，穿越了锂离子电池的黎明，见证了固态电解质的曙光。特别是关于早期钴酸锂正极材料稳定性的讨论，那种对“不可能”的挑战和最终突破的描绘，极富感染力。它不是冷冰冰的技术手册，更像是一部充满激情与探索精神的编年史，让你在了解基础知识的同时，也感受到了科学家们那种“灯火阑珊处，蓦然回首”的顿悟瞬间。书中对不同材料家族的介绍，如过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物，那种娓娓道来的笔触，让原本抽象的概念变得具象化，仿佛材料就在眼前呼吸、反应。

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这本书的排版和图示设计，简直是视觉享受的教科书级范本。我通常对这种偏理工科的“大部头”心存芥蒂，总觉得会充斥着密密麻麻的文字和难以辨认的图表。然而，这本手册彻底打破了我的固有印象。它的色彩运用极其考究，比如在区分不同电荷转移路径时，深浅不一的蓝色调层层递进，既保持了专业性，又极大地减轻了阅读疲劳。那些关于电极/电解质界面的示意图，线条简洁有力，关键信息一目了然，甚至不需要太多的文字辅助就能理解其复杂的几何结构和反应机理。更不用说，书后附带的材料数据库索引，虽然没有直接给出详细数据，但那种清晰的分类和交叉引用方式，极大地提升了查阅效率，让原本枯燥的数据检索过程变成了一种高效的知识探索之旅。

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深入阅读后，我发现这本书在处理前沿研究课题时的那种严谨与前瞻性，绝对超越了我之前接触过的许多同类著作。它不仅仅罗列了已有的成果，更重要的是，它对未来技术路径中的“瓶颈”进行了深刻的剖析。例如，在分析硅基负极的体积膨胀问题时，作者没有停留在描述现象，而是深入探讨了不同界面工程策略背后的热力学和动力学原理，甚至引入了有限元分析的概念来解释应力分布，这种跨学科的融合处理，令人印象深刻。尤其值得称赞的是，它对新型电池体系——比如钠离子和镁离子电池——的材料筛选标准给出了一个非常清晰的决策树模型，这对于正在规划未来研究方向的研究生来说，简直是无价的指南针。它不是告诉你“该做什么”，而是教你“如何思考”才能找到下一个突破口，这种思维上的引导，才是顶级教科书的价值所在。

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从实用性的角度来看，这本书更像是一本随时可以摆在工作台上的“问题解决宝典”，而非束之高阁的理论参考书。它对材料制备工艺的描述细致入微，比如在讨论高镍正极粉体的形貌控制时，作者详细列举了不同烧结温度窗口下，颗粒团聚和致密化过程中的细微差别，甚至提到了不同气氛保护对杂相形成的影响，这些都是直接影响最终电池性能的关键细节。更让我受益匪浅的是，书中专门开辟了一章，集中探讨了“材料失效分析”——它不是简单地罗列老化现象，而是系统性地将失效模式（如SEI膜失稳、锂枝晶穿刺、结构坍塌）与导致这些失效的材料设计缺陷联系起来，提供了一套完整的诊断流程图。对于工程师而言，这本书提供的不是理论，而是直接可以应用于实验室优化和工业放大的“经验结晶”。

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坦白地说，初读时我对这本书的深度抱有一丝怀疑，毕竟“Handbook”这个词在某些领域意味着内容的广撒网而非深入挖掘。然而，这本书成功地平衡了“广度”与“深度”的矛盾。它以一种极为平衡的姿态，涵盖了从基础的离子迁移理论到前沿的AI辅助材料筛选框架。特别值得称赞的是，作者对于“可持续性”和“环境影响”的考量，在介绍新材料时，总是将其置于一个更宏大的背景下进行讨论，例如对稀有金属替代方案的评估，不仅基于电化学性能，更基于地球化学储量和回收可行性。这种体系化的、面向未来的视角，使得这本书不仅仅是一本关于“电池材料”的书，更像是一份指导未来能源存储系统构建的哲学宣言。它迫使读者跳出单一材料的限制，去思考整个能源生态系统的协调发展。

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