本书基于中国科学院战略性先导科技专项的研究成果，并结合当前国际上的前沿研究，集中介绍能源存储过程中的各类电化学储能技术的特点、关键材料、器件和应用的研究进展，并对各类型储能方式的未来发展进行展望。本书分为7章，分别介绍锂离子电池、固态锂电池、钠离子电池、金属钠电池、液流电池、铅炭电池和锂离子电容器等各类电化学储能体系的研究进展。

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国家自然科学基金杰出青年项目"液流电池膜材料及应用"，编号21925804，负责人 2. 中国科学院前沿科学重点研究项目"液流电池用多孔离子传导膜成膜机理、构效关系及离子传输机理的研究"，编号，QYZDB-SSW-JSC032，负责人

目录
丛书序
前言
第1章 锂离子电池 1
1.1 概述 1
1.2 锂离子电池工作原理及分类特点 2
1.2.1 锂离子电池工作原理 2
1.2.2 锂离子电池分类及特点 4
1.3 锂离子电池关键材料 5
1.3.1 锂离子电池正极材料 5
1.3.2 锂离子电池负极材料 12
1.3.3 锂离子电池隔膜 24
1.3.4 锂离子电池电解液 27
1.3.5 锂离子电池黏结剂、导电添加剂 33
1.4 锂离子电池单体与系统 38
1.4.1 锂离子电池单体与集成方法 39
1.4.2 电池管理系统 42
1.5 锂离子电池的应用 43
1.5.1 锂离子电池在消费类电子领域中的应用 43
1.5.2 锂离子电池在电动汽车领域中的应用 44
1.5.3 锂离子电池在储能领域中的应用 47
1.5.4 锂离子电池在其他领域中的应用 48
1.6 锂离子电池技术的发展及未来挑战 49
1.6.1 有机液态体系 49
1.6.2 水系锂离子电池 52
1.6.3 固态锂电池体系 54
1.6.4 其他新型锂电池体系 55
1.6.5 退役锂离子电池回收与利用 57
1.6.6 未来挑战与展望 60
参考文献 61
第2章 固态锂电池 72
2.1 概述 72
2.2 国家战略赋能 72
2.3 固态锂电池特点、工作原理与分类 73
2.3.1 固态锂电池特点 73
2.3.2 固态锂电池工作原理 73
2.3.3 固态锂电池分类 73
2.4 固态锂电池关键材料与技术 74
2.4.1 固态锂电池电解质材料及其制备技术 74
2.4.2 固态锂电池正极材料 83
2.4.3 固态锂电池负极材料 87
2.5 固态锂电池界面问题 89
2.5.1 固态锂电池界面问题概述 89
2.5.2 固态锂电池界面问题研究现状 89
2.5.3 固态锂电池界面问题研究方法 96
2.6 固态锂电池的应用 98
2.6.1 固态锂电池产业化现状 98
2.6.2 固态锂电池全海深示范化应用 102
2.6.3 固态锂电池潜在市场 103
2.7 固态锂电池面临的挑战与未来发展趋势 103
2.7.1 固态锂电池面临的挑战以及需要解决的关键科学/技术问题 103
2.7.2 固态锂电池的未来发展趋势 104
参考文献 105
第3章 钠离子电池 112
3.1 概述 112
3.2 钠离子电池的工作原理及特点 113
3.2.1 钠离子电池的工作原理 113
3.2.2 钠离子电池的特点 114
3.3 钠离子电池关键材料与技术 115
3.3.1 钠离子电池正极材料 115
3.3.2 钠离子电池负极材料 139
3.3.3 钠离子电池电解质材料 151
3.3.4 钠离子电池制造技术 156
3.3.5 钠离子电池失效分析技术 159
3.4 钠离子电池的应用 168
3.4.1 钠离子电池产业化现状 168
3.4.2 钠离子电池示范应用 168
3.4.3 钠离子电池潜在市场 169
3.5 钠离子电池的挑战与展望 169
3.5.1 钠离子电池面临挑战 169
3.5.2 钠离子电池未来展望 171
参考文献 174
第4章 金属钠电池 184
4.1 引言 184
4.2 金属钠电池的分类 184
4.3 高温金属钠电池 185
4.3.1 高温金属钠电池的结构与工作原理 185
4.3.2 高温金属钠电池的电解质材料及其制备技术 187
4.3.3 高温金属钠电池的正极材料 188
4.3.4 高温金属钠电池的界面问题 190
4.4 低温金属钠电池 193
4.4.1 低温金属钠电池的钠阳极 193
4.4.2 室温钠硫电池的工作原理 194
4.4.3 室温钠硫电池的正极材料 195
4.4.4 钠-氧气电池的工作原理 200
4.4.5 钠-氧气电池的电解液 200
4.4.6 钠-氧气电池的氧气电极(阴极) 201
4.5 金属钠电池的应用 203
4.5.1 高温钠硫电池的应用 203
4.5.2 高温钠盐电池的应用 205
4.6 金属钠电池的挑战与未来发展趋势 207
4.6.1 高温金属钠电池面临的挑战与未来发展趋势 207
4.6.2 低温金属钠电池面临的挑战与未来发展趋势 208
参考文献 209
第5章 液流电池 214
5.1 概述 214
5.2 液流电池工作原理及分类特点 214
5.2.1 工作原理 214
5.2.2 液流电池特点及分类 215
5.3 液流电池关键材料 215
5.3.1 离子传导膜 215
5.3.2 电极和双极板材料 226
5.3.3 电解质溶液 230
5.4 液流电池电堆 232
5.4.1 液流电池电堆结构的模拟仿真 233
5.4.2 液流电池电堆的设计与集成 236
5.4.3 电堆的发展现状及挑战 240
5.5 液流电池的应用 240
5.5.1 液流电池在发电侧的应用 241
5.5.2 液流电池在电网侧的应用 242
5.5.3 液流电池在用户侧的应用 244
5.6 液流电池技术的发展及未来挑战 246
5.6.1 无机体系 246
5.6.2 水系有机体系 253
5.6.3 非水体系 256
5.6.4 其他新型液流电池体系 259
5.6.5 未来挑战 262
参考文献 262
第6章 铅炭电池 269
6.1 概述 269
6.1.1 铅酸电池的优缺点与应用领域 270
6.1.2 铅酸电池的工作原理及其所面临的挑战 272
6.1.3 铅炭电池的特点及其发展历程 273
6.2 铅炭电池的工作原理及特点 274
6.2.1 纯炭负极型铅炭电池 275
6.2.2 内并型铅炭电池 276
6.2.3 内混型铅炭电池 277
6.3 铅炭电池的关键材料 279
6.3.1 电极材料 279
6.3.2 板栅材料 297
6.3.3 电解质 300
6.4 铅炭电池技术的发展 302
6.4.1 纯炭负极型铅炭电池 302
6.4.2 内并型铅炭电池 304
6.4.3 内混型铅炭电池 307
6.5 铅炭电池的应用 307
6.5.1 纯炭负极型铅炭电池 307
6.5.2 内并型铅炭电池 310
6.5.3 内混型铅炭电池 314
6.6 铅炭电池技术所面临的挑战与未来发展趋势 317
参考文献 319
第7章 锂离子电容器关键材料及储能应用 329
7.1 概述 329
7.2 锂离子电容器简介 330
7.2.1 锂离子电容器工作原理 330
7.2.2 锂离子电容器特性 331
7.2.3 锂离子电容器分类 332
7.3 锂离子电容器负极材料体系 333
7.3.1 钛基材料 334
7.3.2 炭基材料 340
7.3.3 氧化物材料 346
7.3.4 碳/氮化物复合材料 348
7.4 锂离子电容器正极材料体系 350
7.4.1 多孔炭材料 351
7.4.2 过渡金属氧化物材料 357
7.4.3 聚合物正极材料 358
7.4.4 含锂过渡金属氧化物 358
7.5 锂离子电容器预嵌锂技术 361
7.5.1 预嵌锂技术的作用 361
7.5.2 负极预嵌锂技术 362
7.5.3 正极预嵌锂技术 366
7.5.4 不同预嵌锂技术对比 367
7.5.5 预嵌锂技术未来发展方向 371
7.6 锂离子电容器储能应用与未来发展 372
7.6.1 锂离子电容器储能应用 372
7.6.2 锂离子电容器未来发展 375
参考文献 376