目錄 總序 前言 第1章 緒論 1 1.1 能源社會(huì)與鋰硫電池 1 1.2 鋰硫電池概念的提出和發(fā)展 3 1.3 低維材料：提升鋰硫電池性能的關(guān)鍵 3 1.4 低維材料與鋰硫電池的研究思路 4 參考文獻(xiàn) 4 第2章 鋰硫電池化學(xué)原理 6 2.1 鋰硫電池的化學(xué)反應(yīng) 6 2.2 鋰硫電池體系的能量密度 9 2.2.1 理論能量密度 9 2.2.2 實(shí)際能量密度 11 參考文獻(xiàn) 13 第3章 鋰硫電池輸運(yùn)及反應(yīng)調(diào)控規(guī)律 15 3.1 中間產(chǎn)物多硫化物的產(chǎn)生 15 3.2 中間產(chǎn)物多硫化物的性質(zhì)及指認(rèn) 19 3.3 自由基中間產(chǎn)物的指認(rèn) 22 3.4 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)描述 27 3.5 鋰硫電池系統(tǒng)的模型化 29 參考文獻(xiàn) 31 第4章 低維復(fù)合正極材料 35 4.1 低維復(fù)合正極材料復(fù)合方法 36 4.1.1 物理方法 36 4.1.2 化學(xué)合成方法 39 4.2 典型低維復(fù)合正極材料體系 42 4.2.1 碳材料復(fù)合體系 42 4.2.2 聚合物復(fù)合體系 57 4.2.3 金屬化合物復(fù)合體系 65 4.3 正極材料評測方法 71 4.3.1 硫元素的分布 71 4.3.2 主體材料對鋰硫電池電化學(xué)反應(yīng)的影響 72 4.3.3 主體材料對多硫化物傳輸?shù)挠绊?75 參考文獻(xiàn) 77 第5章 低維復(fù)合電解質(zhì) 97 5.1 液態(tài)電解質(zhì)體系 97 5.1.1 醚類體系 97 5.1.2 酯類體系 100 5.1.3 離子液體體系 101 5.1.4 高鹽電解液 104 5.1.5 復(fù)配體系 104 5.2 聚合物電解質(zhì)體系 106 5.3 無機(jī)固態(tài)體系 109 5.3.1 硫化物固態(tài)電解質(zhì) 110 5.3.2 氧化物固態(tài)電解質(zhì) 114 5.4 復(fù)合體系 117 5.4.1 全固態(tài)復(fù)合電解質(zhì) 118 5.4.2 準(zhǔn)固態(tài)復(fù)合電解質(zhì) 119 參考文獻(xiàn) 119 第6章 低維復(fù)合負(fù)極材料 125 6.1 金屬鋰負(fù)極性質(zhì) 125 6.2 金屬鋰負(fù)極模型描述 126 6.2.1 金屬鋰枝晶模型 126 6.2.2 金屬鋰負(fù)極失效模型 131 6.3 金屬鋰負(fù)極表面固態(tài)電解質(zhì)界面層 133 6.3.1 SEI的形成機(jī)制 134 6.3.2 SEI的結(jié)構(gòu)與組成 134 6.4 金屬鋰負(fù)極性能 135 6.4.1 純金屬鋰 135 6.4.2 納米結(jié)構(gòu)金屬鋰 136 6.4.3 納米復(fù)合金屬鋰 138 6.4.4 添加劑保護(hù)下的金屬鋰 140 6.4.5 人工固態(tài)電解質(zhì)界面層保護(hù)金屬鋰 141 參考文獻(xiàn) 143 第7章 鋰硫電池非活性材料 148 7.1 隔膜 148 7.1.1 隔膜的作用 148 7.1.2 聚烯烴隔膜 148 7.1.3 能量型電池的功能隔膜 149 7.1.4 功率型電池的功能隔膜 155 7.2 集流體 162 7.2.1 集流體的作用 162 7.2.2 金屬箔集流體 164 7.2.3 金屬泡沫集流體 166 7.2.4 納米碳集流體 168 7.2.5 復(fù)合集流體 174 7.2.6 小結(jié) 175 7.3 黏結(jié)劑 176 7.3.1 有機(jī)系黏結(jié)劑 177 7.3.2 水系黏結(jié)劑 181 參考文獻(xiàn) 186 第8章 鋰硫電池研究方法 200 8.1 鋰硫電池材料表征方法 200 8.1.1 形貌表征 200 8.1.2 元素成分及價(jià)態(tài)研究方法 213 8.1.3 材料結(jié)構(gòu)研究方法 221 8.2 鋰硫電池電化學(xué)研究方法 226 8.2.1 研究電極與電解質(zhì)材料的通用方法 226 8.2.2 半電池研究方法 237 8.3 理論研究方法 241 8.3.1 第一性原理計(jì)算 241 8.3.2 分子動(dòng)力學(xué)模擬 243 8.3.3 相場理論 245 參考文獻(xiàn) 246 第9章 鋰硫電池實(shí)用化 254 9.1 軟包型鋰硫電池 254 9.2 高比能鋰硫電池設(shè)計(jì)原則 255 9.3 高活性材料的實(shí)現(xiàn)途徑 256 9.3.1 硫正極組成設(shè)計(jì)和規(guī)模漿料制備 256 9.3.2 涂布工藝 258 9.4 降低電解液用量的途徑 259 9.4.1 電解液比例特征 259 9.4.2 穩(wěn)定電極界面 261 9.4.3 新型電解液體系 261 9.4.4 工藝方面的考慮 261 9.5 鋰硫電池器件進(jìn)展 262 參考文獻(xiàn) 262 第10章 特殊構(gòu)型鋰硫電池與柔性鋰硫電池 263 10.1 特殊電極體系 263 10.1.1 特殊正極體系 263 10.1.2 非金屬鋰負(fù)極體系 266 10.2 柔性鋰硫電池的材料體系 267 10.2.1 碳基柔性體系 268 10.2.2 聚合物基柔性體系 278 10.2.3 半固態(tài)柔性體系 280 10.3 柔性鋰硫電池的封裝和測試 281 10.4 小結(jié) 283 參考文獻(xiàn) 283 第11章 鋰硫電池應(yīng)用探索 288 11.1 宇航衛(wèi)星 288 11.2 無人機(jī) 289 11.3 極端低溫電源 289 11.4 電動(dòng)汽車 289 11.5 智能設(shè)備 290 11.6 規(guī)模儲(chǔ)能 290 參考文獻(xiàn) 291 關(guān)鍵詞索引 292