納米線儲能材料與器件

目錄
叢書序
序一
序二
前言
第1章 緒論 1
1.1 納米線材料 1
1.2 儲能科學(xué)與技術(shù) 4
1.3 納米線儲能材料與器件概述 6
參考文獻 8
第2章 納米線電極材料的基本理論與特性 10
2.1 納米線的物理化學(xué)特性 10
2.1.1 電子結(jié)構(gòu)及電性能 10
2.1.2 熱學(xué)性能 12
2.1.3 力學(xué)性能 14
2.1.4 吸附與表面活性 15
2.2 納米線電極材料的熱力學(xué)與動力學(xué) 17
2.2.1 熱力學(xué) 17
2.2.2 動力學(xué) 17
2.3 納米線電化學(xué)儲能器件的基礎(chǔ)性能參數(shù) 18
2.4 納米線電極的界面特性 21
2.4.1 納米線電極材料與電解質(zhì)界面 21
2.4.2 納米線電極材料中的異質(zhì)界面 23
2.5 納米線電極材料的電化學(xué)性能優(yōu)化機理 24
2.5.1 電子/離子雙連續(xù)輸運機理 25
2.5.2 自緩沖機理 26
2.6 納米線電極材料的理論計算 27
2.7 小結(jié)與展望 30
參考文獻 30
第3章 納米線電極材料的設(shè)計與合成 34
3.1 常規(guī)納米線 34
3.1.1 水熱/溶劑熱法 34
3.1.2 溶膠凝膠法 35
3.1.3 共沉淀法 36
3.1.4 超聲噴霧熱解法 37
3.1.5 靜電紡絲法 38
3.1.6 高溫固相法 40
3.1.7 化學(xué)氣相沉積法 40
3.1.8 物理氣相沉積法 42
3.2 多孔納米線 43
3.2.1 模板法 43
3.2.2 自組裝法 46
3.2.3 網(wǎng)狀化學(xué)引導(dǎo)法 47
3.3 分級納米線 47
3.3.1 自組裝取向搭接法 47
3.3.2 化學(xué)氣相沉積法 48
3.4 異質(zhì)納米線 49
3.4.1 二次水熱法 49
3.4.2 溶液煅燒法 50
3.4.3 原子層沉積法 51
3.4.4 溶膠火焰法 51
3.4.5 模板法 52
3.5 中空納米線 53
3.5.1 水熱/溶劑熱法 53
3.5.2 模板法 55
3.5.3 流變相自組裝法 56
3.5.4 梯度靜電紡絲法 56
3.6 納米線陣列 59
3.6.1 模板法 60
3.6.2 超聲噴霧熱解法 62
3.6.3 水熱化學(xué)浴沉積法 62
3.6.4 化學(xué)氣相沉積法 64
3.6.5 耦合等離子刻蝕法 66
3.7 小結(jié)與展望 67
參考文獻 70
第4章 納米線電極材料的原位表征 76
4.1 單根納米線儲能器件原位表征 77
4.1.1 單根納米線儲能器件 77
4.1.2 單根納米線儲能器件原位表征 77
4.2 原位電鏡表征 81
4.2.1 原位透射電鏡表征 81
4.2.2 原位掃描電鏡表征 87
4.3 原位光譜表征 89
4.3.1 原位X射線衍射 89
4.3.2 原位拉曼光譜 93
4.3.3 原位X射線光電子能譜 93
4.3.4 原位同步輻射 96
4.4 其他原位表征 98
4.4.1 原位原子力顯微鏡表征 98
4.4.2 原位核磁共振 100
4.4.3 原位中子衍射 102
4.4.4 原位飛行時間質(zhì)譜 103
4.5 小結(jié)與展望 104
參考文獻 104
第5章 納米線電極材料的性能調(diào)控 107
5.1 電輸運性能調(diào)控 108
5.1.1 能帶結(jié)構(gòu)調(diào)控 108
5.1.2 表界面調(diào)控 111
5.1.3 離子擴散通道調(diào)控 115
5.1.4 電子/離子雙連續(xù)調(diào)控 120
5.2 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性調(diào)控 123
5.2.1 內(nèi)應(yīng)力緩沖 123
5.2.2 體積膨脹抑制 124
5.3 小結(jié)與展望 128
參考文獻 129
第6章 離子電池納米線電極材料及應(yīng)用 135
6.1 納米線材料用于離子電池的優(yōu)勢 137
6.2 納米線材料用于離子電池的簡要發(fā)展歷程 138
6.3 單價離子電池 140
6.3.1 鋰離子電池 140
6.3.2 鈉離子電池 165
6.3.3 鉀離子電池 176
6.3.4 其他單價離子電池 179
6.4 多價離子電池 183
6.4.1 鎂離子電池與鈣離子電池 183
6.4.2 鋅離子電池 190
6.4.3 鋁離子電池 194
6.5 混合離子電池 198
6.5.1 單價/單價混合離子電池 199
6.5.2 單價/多價混合離子電池 200
6.5.3 多價/多價混合離子電池 202
6.6 小結(jié)與展望 204
參考文獻 205
第7章 高能電池納米線電極材料及應(yīng)用 222
7.1 金屬硫族電池 222
7.1.1 鋰硫電池 223
7.1.2 鈉硫電池與鎂硫電池 235
7.1.3 鋰硒電池 239
7.2 金屬空氣電池 248
7.2.1 鋰空氣電池 249
7.2.2 鈉空氣電池 254
7.2.3 鋅空氣電池 257
7.3 鋰金屬電池 260
7.3.1 納米線/鋰金屬復(fù)合電極構(gòu)筑方法 261
7.3.2 導(dǎo)電納米線/鋰負極 262
7.3.3 親鋰納米線/鋰負極 264
7.3.4 親鋰疏鋰梯度納米線/鋰負極 266
7.4 小結(jié)與展望 267
參考文獻 268
第8章 超級電容器納米線電極材料及應(yīng)用 281
8.1 納米線材料用于超級電容器中的優(yōu)勢 282
8.2 雙電層型超級電容器納米線電極材料 284
8.2.1 碳納米管在雙電層超級電容器中的應(yīng)用 284
8.2.2 碳纖維在雙電層超級電容器中的應(yīng)用 285
8.3 贗電容型超級電容器納米線電極材料 287
8.3.1 過渡金屬氧化物納米線電極材料 287
8.3.2 導(dǎo)電聚合物納米線電極材料 288
8.4 混合型超級電容器納米線電極材料 290
8.4.1 基于水系電解液的混合型超級電容器 290
8.4.2 其他電解液體系混合型超級電容器 295
8.4.3 固態(tài)電解質(zhì)混合超級電容器 297
8.5 小結(jié)與展望 298
參考文獻 298
第9章 微納和柔性儲能器件納米線電極材料及應(yīng)用 303
9.1 微納儲能器件 304
9.1.1 單根納米線儲能器件 304
9.1.2 平面型微納儲能器件 308
9.1.3 薄膜型微納儲能器件 313
9.2 柔性儲能器件 317
9.2.1 線型柔性儲能器件 319
9.2.2 疊層型柔性儲能器件 322
9.3 小結(jié)與展望 327
參考文獻 328
關(guān)鍵詞索引 331