钠电池不仅是研究和开发最早并实现商业化应用的大容量高能量密度储能电池体系，也是有望解决锂离子电池的资源隐患、继锂离子电池后实现多场景应用的最先进二次电池体系，成为可能的锂离子电池的替代体系。《储能钠电池技术——材料、电池与应用》涉及以钠离子导电陶瓷为电解质隔膜、以金属钠为负极的钠硫电池、钠氯化物电池等钠金属电池，以及摇椅特征的钠离子电池，从电解质、电极、界面等多方面深入介绍钠电池相关的各个核心技术的基础理论、设计原理、性能评价、应用现状。由于钠电池是一类实用性极强的储能电池，结合正在飞速发展的电动汽车、大容量储能等的快速发展，本书对钠电池的材料和电池的制造技术以及电池的生命周期成本分析和回收技术进行全面和深入的介绍，有助于钠电池的产业发展。为便于对钠电池理解，还对相关的电化学基础进行了简单介绍。
本书可为相关领域的研究与开发专业技术人员提供参考，也可作为化学电源、材料、储能、电动汽车等专业师生的教材参考书籍。
第1章电化学储能技术基础001
1.1电化学基础理论002
1.1.1原电池与电动势002
1.1.2可逆电池与可逆电极003
1.1.3电极过电位005
1.1.4电子转移步骤动力学简述005
1.1.5电极反应的常见机理008
1.1.6电化学交流阻抗谱基础009
1.2固体电解质相关基础理论012
1.2.1固体电解质中的离子输运理论概述012
1.2.2离子传导动力学与研究技术015
1.2.3固体电解质的离子迁移数和电子迁移数017
1.2.4固体电解质的电化学窗口与分解电压019
1.2.5固体电解质的界面电化学基础020
1.3化学电源基础022
1.3.1化学电源的组成022
1.3.2化学电源的分类022
1.3.3化学电源动力学理论基础024
1.4储能技术与储能钠电池简介027
1.4.1储能技术简介027
1.4.2储能钠电池简介029
参考文献032
第2章钠离子固体电解质材料035
2.1引言036
2.2Na-β/β″-Al2O3陶瓷036
2.2.1晶体结构037
2.2.2相组成040
2.2.3电学性质042
2.2.4机械力学性质044
2.2.5化学/电化学稳定性046
2.2.6制备技术048
2.3NASICON型固体电解质053
2.3.1晶体结构053
2.3.2元素组成与电导率054
2.3.3机械性质057
2.3.4化学/电化学稳定性059
2.3.5制备技术059
2.4硫族化合物固体电解质061
2.4.1晶体结构061
2.4.2元素组成与电导率063
2.4.3物化性质066
2.4.4制备技术067
2.5其他钠离子固体电解质材料069
2.5.1卤化物固体电解质069
2.5.2硼氢化钠型固体电解质072
2.5.3P2型Na2M2TeO6076
2.5.4聚合物固体电解质076
2.5.5凝胶聚合物电解质080
2.5.6无机-有机复合电解质084
2.6小结085
参考文献087
第3章钠硫电池101
3.1引言102
3.2钠硫电池的工作原理102
3.3钠硫电池的结构与组成105
3.3.1金属钠负极106
3.3.2硫正极116
3.4钠硫电池的性能影响因素127
3.4.1电池内阻与充放电特性127
3.4.2电池循环稳定性及其影响因素128
3.5钠硫电池低温化的研究进展130
3.5.1中温钠硫电池131
3.5.2常温钠硫电池134
参考文献140
第4章ZEBRA电池145
4.1引言146
4.2ZEBRA电池的工作原理146
4.3ZEBRA电池的结构与组成148
4.3.1金属氯化物活性材料150
4.3.2正极电解液152
4.3.3正极界面电化学157
4.3.4正极添加剂161
4.3.5正极的结构设计167
4.4ZEBRA电池的性能影响因素170
4.4.1充放电制度170
4.4.2电解质管中毒173
4.4.3正极活性物质晶粒的尺寸174
4.5ZEBRA电池的电池模型与模拟技术176
4.5.1电化学模型176
4.5.2数学模型178
4.5.3电学模型179
4.6ZEBRA电池低温化的研究进展185
参考文献188
第5章钠离子电池193
5.1引言194
5.2钠离子电池的结构组成及其工作原理195
5.3钠离子电池的电极活性材料196
5.3.1正极材料196
5.3.2负极材料203
5.4钠离子电池的液体电解质材料207
5.4.1酯类电解液体系207
5.4.2醚类电解液体系211
5.4.3离子液体电解液213
5.4.4浓电解液215
5.4.5水基电解液218
5.5有机体系钠离子全电池的研究进展220
5.6水系钠离子全电池的研究进展224
5.6.1拓宽电化学窗口的研究进展224
5.6.2构建稳定的电极材料/水系电解液界面226
参考文献230
第6章储能钠电池的制造技术237
6.1引言238
6.2钠硫电池的制造技术238
6.2.1钠硫电池单体的设计与电极制造238
6.2.2钠硫电池模组的设计与制造243
6.3ZEBRA电池的制造技术246
6.3.1ZEBRA电池单体的设计与电极制造246
6.3.2ZEBRA电池模组的设计与制造250
6.4高温钠电池的封接技术251
6.4.1陶瓷-陶瓷封接252
6.4.2陶瓷-金属封接262
6.4.3金属-金属焊接267
6.4.4小结268
6.5钠离子电池的制造技术269
6.5.1层状氧化物正极材料的制造270
6.5.2普鲁士蓝类正极材料的制造272
6.5.3硬碳负极材料的制造273
6.5.4极片和电芯制造276
参考文献278
第7章储能钠电池的性能评价指标283
7.1引言284
7.2储能钠电池电芯的性能评价指标285
7.2.1理论容量与实际容量285
7.2.2理论能量与实际能量密度285
7.2.3倍率性能与输出功率286
7.2.4循环性能(寿命)287
7.2.5内阻290
7.2.6高低温电性能291
7.2.7电池电芯失效机理296
7.3储能钠电池模组的性能评价指标297
7.3.1电性能指标297
7.3.2自放电率297
7.3.3冻融循环性能298
7.3.4启动时间299
7.3.5实用化模组的性能参数300
7.4储能钠电池的安全性能评价标准301
7.5小结307
参考文献308
第8章储能钠电池的成本分析与可持续发展311
8.1引言312
8.2原材料资源可用性313
8.3生产制造成本分析314
8.3.1ZEBRA电池的生产制造成本314
8.3.2钠硫电池的生产制造成本316
8.3.3钠离子电池的生产制造成本316
8.4生命周期成本319
8.5生命周期评估322
8.6回收可再生循环性326
8.6.1高温储能钠电池的回收再利用326
8.6.2钠离子电池的回收再利用328
8.7小结332
参考文献333
第9章储能钠电池的应用现状335
9.1引言336
9.2储能钠电池的应用现状337
9.2.1电力系统和可再生能源领域337
9.2.2电信通信领域349
9.2.3交通运输领域350
9.2.4分布式储能领域353
9.2.5其他特殊领域354
参考文献355
附录357
附表一钠电池相关电极的标准氧化-还原电位φθ（25℃）357
附表二钠电池相关活性物质的电化学当量357
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