Lithium-Ion Batteries pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-VCH Verlag GmbH

作者:Osamu Yamamoto

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-02-10

价格:USD 195.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783527295692

丛书系列:

图书标签:

• 锂电
• 锂离子电池
• 电池技术
• 储能
• 电化学
• 材料科学
• 新能源
• 可充电电池
• 能源
• 电子工程
• 便携电源

《原子结构与周期性：元素世界的奥秘》 书籍简介 第一章：物质的基石——原子模型的演进 本书的开篇将带领读者穿越时空，探寻人类对物质最基本构成单元——原子的认识是如何一步步深化和完善的。我们将从德谟克利特的哲学猜想到道尔顿的化学原子论，详细剖析原子概念在科学史上的曲折发展。重点章节将聚焦于经典物理学危机下的突破：汤姆孙的“葡萄干布丁”模型，这一模型如何预示了电子的存在，以及卢瑟福通过 $alpha$ 粒子散射实验，如何推翻了旧有模型，构建了原子核与核外电子的行星模型。最后，我们将深入探讨玻尔模型的量子化假设，它如何成功解释了氢原子的光谱线系，标志着经典物理向现代量子力学的过渡，为理解元素周期性奠定了坚实的基础。 第二章：量子力学的黎明——电子的波动性与轨道 在这一章中，我们将详细阐述现代原子理论的核心——量子力学。首先，通过德布罗意的物质波假说，我们将理解电子不仅是粒子，也具有波动性。随后，我们将探讨薛定谔方程的建立及其在原子系统中的应用，理解定态薛定谔方程如何导出电子在原子中的概率云，而非经典意义上的精确轨道。 本书将用详尽的数学推导（适合高年级本科生及研究生水平）和直观的物理图像，解释四个关键量子数：主量子数 ($n$)、角量子数 ($l$)、磁量子数 ($m_l$) 和自旋量子数 ($m_s$)。我们将分析这些量子数如何精确地描述电子的能量、角动量和空间取向，以及电子自旋的内禀属性如何被实验（如斯特恩-盖拉赫实验）所证实。 第三章：电子排布的规则——构建元素世界的基本定律 电子如何填充原子中的能级？本章将系统梳理构建所有元素电子排布的三个核心规则： 1. 泡利不相容原理 (Pauli Exclusion Principle)：深入分析该原理对原子结构和化学键形成的关键限制作用。 2. 洪特规则 (Hund's Rule)：解释为什么在简并轨道中，电子倾向于占据不同的轨道并保持平行自旋，这是理解原子磁性特征的起点。 3. 能量最低原理（构造原理）：结合“Madelung 规则”或“n+l 规则”，清晰地展示电子如何按能量顺序填充 $s, p, d, f$ 亚层。 通过大量的实例（从氢到稀有气体），读者将掌握根据原子序数准确写出基态电子排布的方法，理解电子排布的周期性结构是如何自然产生的。 第四章：周期表——元素性质的宏伟蓝图 元素周期表是化学和物理学中最简洁、最有力的工具之一。本章将从电子排布的视角，深入剖析周期表的结构： 1. 周期与族：解释为什么化学性质相似的元素会聚集在同一族，以及主族、过渡金属和内过渡金属（镧系和锕系）的划分标准及其电子结构差异。 2. 周期性趋势的定量分析：这是本书的核心之一。我们将详细研究决定元素化学反应活性的关键物理量，并分析它们在周期表中的系统性变化规律： 原子半径/共价半径/范德华半径：分析有效核电荷 ($Z_{eff}$) 对原子尺寸的影响，以及在周期内和族内的变化趋势。 电离能 (Ionization Energy, IE)：讨论第一、第二甚至更高电离能的突变现象（如碱土金属和稀有气体），并深入探讨影响电离能的因素（如电子构型稳定性）。 电子亲和能 (Electron Affinity, EA)：解析为什么某些元素的电子亲和能为正值（例如，第二周期元素），以及卤素原子极高的电子亲和能的根源。 电负性 (Electronegativity)：介绍鲍林、穆利肯等不同标度的电负性概念，并展示电负性如何预测化学键的极性与离子性。 第五章：原子光谱与高分辨率分析 原子内部电子能级的跃迁是产生特征光谱的基础。本章将从玻尔理论的成功扩展到现代原子光谱学的复杂性。我们将讨论： 1. 精细结构与塞曼效应：解释由于自旋-轨道耦合导致的能级分裂（精细结构），以及在外磁场作用下能级进一步分裂的塞曼效应，这些现象如何证明了电子角动量和磁矩的存在。 2. 多电子原子光谱的复杂性：介绍原子光谱的术语体系，包括总角动量 $J$ 的概念，以及如何利用光谱学数据来推断复杂原子的电子组态，特别是过渡金属和稀土元素的复杂 $d$ 和 $f$ 电子层结构。 3. 激光光谱技术的应用：简要介绍原子吸收光谱 (AAS) 和原子发射光谱 (AES) 在痕量元素分析中的原理，展示原子物理学在现代分析化学中的实践价值。 第六章：原子间的作用力与化学键的起源 原子结构的理解最终导向化学键的形成。本章将探讨不同类型的原子间相互作用力： 1. 离子键的形成：基于电离能和电子亲和能的平衡，分析晶格能对离子化合物稳定性的贡献，并引入晶格能的计算方法（如玻恩-哈伯循环）。 2. 共价键的形成与杂化轨道理论：应用价键理论（VB theory），详细解释 $sp, sp^2, sp^3$ 等杂化轨道的几何构型与键能的关系，并分析 $sigma$ 键和 $pi$ 键的形成。 3. 分子轨道理论 (MO Theory) 的引入：作为对价键理论的补充，我们将构建双原子分子的能级图，解释键级、键序和分子的顺磁性，特别是氧分子基态的磁性如何仅能用分子轨道理论来解释。 4. 弱相互作用力：分析范德华力（偶极-偶极、诱导偶极、伦敦色散力）和氢键的本质，理解这些力在凝聚态物质和生物体系中的重要作用。 结语：原子科学的未来展望 本书最后将展望原子和分子科学的前沿领域，包括超冷原子物理、原子尺度的精密测量技术，以及如何利用对原子结构的深刻理解来设计新型功能材料和催化剂。 目标读者： 本书适合所有对物质微观结构和周期性规律感兴趣的化学、物理学、材料科学专业的高年级本科生、研究生，以及希望系统复习和深入理解基础量子化学和无机化学核心概念的科研工作者。本书旨在建立从量子力学原理到宏观元素性质的完整逻辑链条。

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这本关于锂离子电池的书真是让我大开眼界，它简直就是一本深入浅出的技术宝典。从一开始的基础理论讲起，作者就展现出了极高的专业素养，把那些复杂的电化学原理用非常直观的方式呈现出来。我尤其欣赏它对材料科学的细致梳理，对于正极、负极以及电解液的各种前沿探索都有详尽的介绍，读起来丝毫不会感到枯燥。比如，它对新型固态电解质的论述，不仅解释了其工作机制，还探讨了在实际应用中可能遇到的挑战，这种平衡的视角非常难得。书中的图表绘制得清晰有力，每一个示意图都精准地捕捉了核心概念，这对于我理解电池内部微观结构的变化至关重要。阅读过程中，我感觉自己仿佛置身于一个高水平的实验室，亲眼见证着新技术的诞生与发展。对于任何希望在能源存储领域深耕的工程师或研究人员来说，这本书无疑是必备的参考资料，它提供的知识深度远超一般的教科书范畴。

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这本书的视角非常独特，它不仅仅是一本电池技术的介绍册，更像是一部能源变革史诗的注脚。作者在介绍完当前主流技术后，笔锋一转，开始探讨未来十年乃至更长时间的研发方向，特别是对钠离子电池和锂硫电池这些“挑战者”的潜力进行了非常审慎且富有洞察力的评估。我喜欢它那种不盲目追捧潮流的态度，而是基于现有瓶颈和未来需求进行理性预测。书中对生命周期评估（LCA）的引入，也体现了作者对可持续发展的深刻关怀，详细分析了不同电池材料的回收与再利用的挑战与机遇。这种将技术发展置于更广阔的社会和环境背景下的叙事方式，极大地提升了阅读的层次感。它迫使我思考，我们追求的不仅仅是更高的能量密度，更是一个对地球负责任的技术路线。

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我得说，这本书的结构组织简直是教科书级别的典范，逻辑流畅得让人几乎忘记了它内容的复杂性。它不像有些技术书籍那样，只是堆砌公式和数据，而是构建了一个从宏观到微观，再到系统层级的完整知识体系。作者在讨论电池的制造工艺时，那种对细节的把握令人叹服，从电极涂布的均匀性到电芯的封装过程，每一步的工艺控制点都被阐述得淋漓尽致。更妙的是，它并没有止步于介绍“如何做”，而是深入剖析了“为什么这样做”，比如不同化成策略对电池初始容量和循环寿命的显著影响。读到关于电池管理系统（BMS）的部分时，我尤其感到震撼，作者对状态估计算法（如卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波在SOC和SOH估计中的应用）的比较分析，既严谨又实用，提供了大量的工程实践指导。这本书的价值在于，它不仅是知识的载体，更是一套解决实际问题的思维框架的传授。

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坦率地说，这本书的学术深度绝对是顶级的，但它的可读性却出乎意料地高，这在我阅读技术专著时是相当罕见的体验。作者似乎非常懂得读者的需求，总能在关键转折点提供恰到好处的行业背景介绍，这让理论学习不至于脱离现实。我对其中关于电池安全性的章节印象最为深刻，它详尽地描述了热失控的引发机制、传播路径以及各种抑制措施的原理，这些内容写得丝丝入扣，丝毫没有回避工程上的痛点。读完这一部分，我对如何设计更安全的电池包有了全新的认识，不再是模糊的“安全第一”，而是基于热力学和动力学原理的具体对策。此外，书中对高压系统集成和模块化设计的讨论，也展现了作者超越单体电池研究的广阔视野。这本书的价值在于，它成功地将前沿科研成果转化为对工程实践具有直接指导意义的知识体系。

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这本书的语言风格简洁明快，尽管内容极其专业，但没有一丝冗余。它给人的感觉是，每一个句子都承载着精确的信息量，仿佛是经过无数次打磨的钻石。我在阅读关于电化学阻抗谱（EIS）分析的章节时，感受到了作者对实验数据解读的精确把控，如何通过阻抗谱的半圆直径和斜率来判断界面反应的快慢和扩散的限制，讲解得如同庖丁解牛般清晰。这种对实验方法的深入剖析，让理论不再是空中楼阁，而是可以被验证和量化的科学工具。对于那些已经有一定基础，渴望从“会用”提升到“精通”的读者来说，这本书提供的精确工具箱是无价之宝。它不仅教会我识别问题，更教会了我如何系统地诊断和优化电池性能，这种由内而外的能力提升，才是阅读一本顶尖技术书籍所能获得的最终回报。

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