固态电化学

本书特色

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固态电化学学科是一门新兴的交叉学科，它主要关注固体中电化学反应过程及其相关材料构效关系。本书主要介绍固态电化学所涉及的物理、化学与材料相关的基础理论知识，实验研究方法，体系应用及其今后发展趋势。全书共分为12章，内容包括固态电极/电解质材料合成方法（包括相关的实验方法和技术）、固态材料结构分析、固态材料中的缺陷化学、固态电子结构与电子电导、固态离子输运过程及其特性、无机离子导体材料、聚合物电解质、离子嵌入脱出反应、氧离子导体及混合导体、材料物理与化学性质的计算机模拟、固态电化学研究方法（包括一些新型的表征技术等）。本书可供相关学科科研与技术研发的科研工作者与工程技术人员参考，也可作为高校化学、物理、材料、化工、能源、环境等学科本科生或研究生的教学参考书。

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内容简介

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1.《固态电化学》属“十二五”国家重点图书、国家科学技术学术著作出版基金资助出版。2.《固态电化学》作者在该学科领域成绩突出，硕果累累。本书首次全面系统地阐述了固态电化学原理、方法及其在化学电源体系的应用，学术价值高，指导意义强。3.《固态电化学》除了介绍有关固态电化学的基础知识体系应用外，还在材料结构分析，材料的电子/离子输运过程及其材料的模拟计算分析等颇费笔墨，相信对于化学类研究生补充相关的基础理论知识定有帮助。

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作者简介

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杨勇，教授/博导，主要研究方向为能源电化学，材料物理化学与表面物理化学。近年研究工作主要侧重在研究新型锂离子电池电极材料及其表面性能、纳米半导体与纳米电极材料、复合聚合物电解质材料及其电极/电解质固/固界面性能的研究。目前主持在研承担国家973计划课题及国防973子专题等多项科研项目。

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目录

第1章绪论参考文献6第2章固态电极/电解质材料制备方法与技术 2.1气相制备法82.1.1化学气相沉积法82.1.2磁控溅射法122.1.3原子层沉积法142.2液相制备法162.2.1溶胶凝胶法162.2.2水热/溶剂热合成法202.2.3共沉淀法232.2.4熔盐生长法252.3固相制备法262.3.1粉末固相法262.3.2燃烧法272.3.3机械合金法282.4球形颗粒制备方法292.4.1络合沉淀生长法302.4.2喷雾干燥造粒法312.5相关实验技术332.5.1高温技术332.5.2气氛控制342.5.3分离与纯化技术35参考文献36第3章固态材料结构基础 3.1晶体的对称383.1.1对称要素393.1.2对称要素组合定理和点群、空间群423.1.3晶体定向和符号463.1.4空间格子483.2晶体化学513.2.1化学键513.2.2紧密堆积原理533.2.3鲍林法则543.2.4常见结构现象553.2.5晶体场理论573.3晶体结构603.3.1典型晶体结构603.3.2常见锂电池材料相关晶体结构783.4X射线衍射技术863.4.1连续X射线和特征X射线863.4.2X射线衍射波长的选择923.4.3倒易格子和反射球963.4.4影响X射线衍射强度的各种因素983.5结构表征1013.5.1X射线物相分析1013.5.2粉末衍射图谱的指标化1023.5.3空间群的确定1063.5.4粉末X射线衍射法晶体结构的测定1103.5.5CIF数据文件113参考文献116第4章缺陷化学基础及其应用 4.1引言1184.1.1缺陷形成能1184.1.2缺陷的分类1194.2点缺陷的分类和表示方法1204.2.1本征缺陷1204.2.2非本征缺陷（杂质缺陷）1214.2.3非化学计量缺陷1224.2.4缺陷缔合与缺陷簇1224.3点缺陷的表示方法1234.3.1克罗格-明克符号1234.3.2缺陷反应式的书写原则1244.4固溶体及补偿机制1254.4.1离子补偿机制1264.4.2电子补偿机制1284.5缺陷浓度的影响因素（分压、掺杂等）1304.5.1缺陷的形成与平衡1304.5.2本征缺陷的缺陷反应与平衡1304.5.3掺杂对缺陷浓度的影响1314.5.4分压对缺陷浓度的影响1324.6缺陷表征方法1334.6.1X射线粉末衍射（XRD）1344.6.2密度测量1354.6.3热分析技术（DTA/DSC）1364.6.4电子自旋共振1364.6.5电子显微技术1374.7电化学相关材料中缺陷结构的分析实例1384.7.1LiFePO4正极材料的缺陷化学1384.7.2FePO4的缺陷化学139参考文献140第5章固态电子结构和电子电导基础 5.1能带的概念1415.2金属、半导体、绝缘体、半金属、half-metal1445.3材料中原子的相互作用力、杂化轨道1455.4电子有效质量、电子状态密度1495.5费米能级、费米分布函数1515.6Jahn-Teller效应1525.7电极材料中电子电导的经典理论1535.8玻尔兹曼方程和金属电导1555.9纳米材料的特性、非晶体、玻璃碳1565.10表面电子态和界面态1585.11铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性1595.12典型锂离子电池正极材料的电子结构1605.12.1LiCoO2(R3-m)材料1615.12.2LiMn2O4(Fd3-m)材料1635.12.3LiFePO4(Pnma)材料1655.12.4Li2FeSiO4(空间群P21/n)材料1675.13典型锂离子电池正极材料的电导169参考文献171第6章固态离子输运过程及其特性 6.1扩散的概念——布朗运动与扩散1736.2描述扩散的理论模型Fick定律1746.3固体中原子/离子扩散过程的基本分析1766.4固体中离子扩散的机制1786.5扩散的类型及特点1806.6复杂体系及界面体系的离子扩散特征1826.7电子电导与离子电导的特性与区分1856.8固体中原子/离子扩散的相关因子1866.9离子扩散过程的影响因素(温度及压力的影响)1886.10外场作用下离子的扩散过程1896.11固态离子扩散特性及其应用1936.12离子扩散系数的测定与研究方法1946.12.1示踪原子法1956.12.2同位素标记——二次离子质谱法1966.12.3核磁共振技术1966.12.4直流法测定电导率及离子扩散系数2006.12.5交流阻抗方法2026.13固态材料中离子电化学扩散系数的测定204参考文献206第7章无机固体电解质材料及其应用 7.1无机固体Li 导体2087.1.1LISICON型固体电解质2097.1.2NASICION型固体电解质2097.1.3钙钛矿型固体电解质2117.1.4石榴石型固体电解质2137.1.5硫化物固体电解质2187.1.6其它类型的固体电解质2217.2钠离子导体材料2227.2.1β-氧化铝2227.2.2NASICON材料2247.2.3应用2257.3无机质子导体材料2297.3.1固体无机酸型质子导体2307.3.2钙钛矿型氧化物质子导体2317.3.3其它材料2337.3.4应用235参考文献237第8章聚合物电解质 8.1引言2448.2聚合物电解质的分类及其特点2448.3聚合物电解质的结构及离子输运机理2478.3.1PEO基聚合物电解质的结构2478.3.2聚合物电解质中离子的输运机理2498.4全固态聚合物电解质2528.4.1PEO体系2528.4.2离子橡胶2548.4.3其它基于E-O氧化乙烯单元的聚合物电解质2548.5胶体电解质体系2568.5.1增塑型聚合物电解质2568.5.2胶体聚合物电解质2578.6聚合物电解质的应用2608.6.1在锂离子电池上的应用2608.6.2在锂空气电池上的应用2608.6.3在电致变色器件中的应用2618.6.4在超级电容器中的应用2628.6.5在其它领域中的应用262参考文献262第9章嵌脱反应与锂离子电池 9.1引言2669.2嵌入脱出反应热力学2679.2.1吉布斯相律2679.2.2锂离子的嵌入脱出热力学2679.2.3点阵气体模型2699.2.4影响嵌入脱出反应的因素2719.3嵌入脱出反应动力学2759.3.1离子在材料中的迁移表征2769.3.2材料中的离子自扩散2779.3.3离子浓度对扩散的影响2779.3.4化学扩散系数的电化学测定方法2809.4实用电极材料的嵌脱过程2849.4.1石墨类电极材料2849.4.2LiCoO2电极材料2879.4.3三元电极材料2909.4.4LiMn2O4电极材料2949.4.5LiFePO4电极材料2969.4.6Li4Ti5O12电极材料299参考文献302第10章氧离子导体及其应用 10.1引言30810.2氧离子导体结构及传输特性30810.2.1萤石结构材料30910.2.2氧缺陷钙钛矿结构氧化物31410.2.3钼酸镧（La2Mo2O9）基氧化物32010.2.4磷灰石结构固体电解质32110.3氧离子导体的应用32210.3.1固体氧化物燃料电池32210.3.2致密陶瓷透氧膜反应器32910.3.3氧传感器333参考文献336第11章锂离子电池电极材料的理论模拟 11.1材料模拟计算的理论基础34311.2密度泛函理论34411.2.1Kohn-Sham方程34411.2.2局域密度近似和广义梯度近似34511.2.3Kohn-Sham方程的解法34611.2.4总能量34911.3经典分子动力学和Car-Parrinello方法34911.4锂离子电池电极材料电压平台的计算35111.5锂离子脱嵌过程中的相稳定性及结构演化35311.6材料相变的理论描述35511.7电极材料的稳定性分析35711.8电极材料中的离子迁移36011.9电极材料的结构预测方法36211.9.1结构单元网络搜索方法36211.9.2用于晶体结构预测的自适应的遗传算法36311.9.3基于材料中“结构单元”的结构预测方法366参考文献366第12章固态电极/电解质材料的表征技术 12.1电化学表征技术36812.1.1循环伏安（CV）法36812.1.2交流阻抗（AC）法37012.1.3恒电流间歇滴定（GITT）法37412.2光子衍射技术37812.2.1X射线衍射技术37812.2.2中子衍射技术38312.3高分辨扫描电镜及透射电镜技术38612.3.1高分辨扫描电镜38612.3.2高分辨率透射电镜技术38712.4热分析39612.4.1热分析方法介绍39612.4.2热分析实验条件选择39712.4.3热分析方法在锂离子电池体系中的应用39812.5微分电化学质谱40112.5.1DEMS介绍40112.5.2DEMS应用40212.6固体核磁共振波谱技术40612.6.1固体核磁共振介绍40612.6.2固体核磁共振在锂离子电池材料微观结构分析中的应用40812.6.3动力学研究41212.6.4核磁共振成像（NMRI）技术41612.7扫描微探针技术41612.7.1扫描隧道显微镜(STM)41612.7.2原子力显微镜(AFM)42412.8原位红外和拉曼光谱技术42912.8.1电化学原位红外光谱简介42912.8.2电化学原位拉曼光谱简介43012.8.3原位红外和拉曼光谱技术在锂离子电池中的应用431参考文献435索引443

封面

书名:固态电化学

作者:杨勇

页数:448

定价:¥168.0

出版社:化学工业出版社

出版日期:2017-03-01

ISBN:9787122276032

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