新能源产业是全球具有战略性和先导性的新兴产业，锂离子电池作为新能源产业的重要发展方向，在“双碳”战略驱动下，正以卓越的性能和广泛的应用引领全球能源变革。在此战略背景下，本书以储能产业应用为导向，由校企联合编写而成，既是面向高校卓越工程师人才培养和产业培训的特色教材，也是新能源行业/锂电专业卓越工程师培养系列规划教材之一。全书贯穿产业案例，既涵盖了经典电化学原理（绪论、电化学热力学基础、电极/溶液界面的结构与性质、电极过程及动力学基础）及电化学测试技术，又与最新储能技术与现代锂电分析技术相结合，具有极强的“理论与应用融合、经典与前沿融合、基础与现代融合”的三融合特色。本书充分考虑本科生认知水平，内容深广适度、循序渐进、有助于学生打下坚实、深厚的电化学理论基础。
本书既可供高等院校新能源材料与器件、储能科学与工程、能源与动力工程、电化学、应用化学、材料科学与工程等相关专业本科生和研究生作为专业课/选修课教材使用，也可用作从事锂离子电池研究、设计与制造相关工作的科研人员和工程技术人员的参考书和培训用书。
第1章 绪论? /?1
1.1?电化学科学的发展 1
1.2?电池及化学储能发展简史 3
1.3?发展电池及化学储能的意义 4
思考题 5
第2章 电化学热力学基础? /?6
2.1?电化学体系及法拉第定律 6
2.1.1?电化学体系及研究对象 6
2.1.2?法拉第定律 9
2.1.3?实际电化学装置及其设计 11
2.2?电解质溶液 13
2.2.1?离子导体的导电机理及其影响因素 14
2.2.2?离子水化 16
2.2.3?电解质溶液的活度 20
2.2.4?电解质溶液的离子氛理论 24
2.2.5?离子在化学势梯度作用下的运动—扩散 26
2.2.6?离子在电场作用下的运动—电迁移 29
2.3?几种其他类型电解质 35
2.3.1?无机固态电解质 35
2.3.2?聚合物电解质 39
2.3.3?高温熔融盐电解质 41
2.3.4?室温离子液体 42
2.4?原电池电动势与电极电位 43
2.4.1?电池电动势 44
2.4.2?电极电位 45
2.4.3?绝对电位和相对电位 48
2.4.4 液体接界电位 51
2.5?平衡电极电位 52
2.5.1?电极的可逆性 52
2.5.2?可逆电极电位 52
2.5.3?可逆电极类型 53
2.5.4?标准电极电位和标准电化序 54
2.5.5?影响电极电位的因素 56
思考题 58
第3章 电极/溶液界面的结构与性质? /?60
3.1?研究电极/溶液界面的意义 60
3.2?电极与溶液界面区的电位差 61
3.2.1?界面双电层及界面电位差的形成 61
3.2.2?界面双电层的分类 61
3.2.3?离子双层电位差 62
3.2.4?理想极化电极与理想不极化电极 65
3.3?电毛细现象 66
3.3.1?电毛细曲线 67
3.3.2?离子表面剩余量 69
3.4?双电层的微分电容 72
3.4.1?双电层的电容 73
3.4.2?微分电容曲线 73
3.5?零电荷电位 75
3.5.1?测量零电荷电位的意义 75
3.5.2?零电荷电位的测量 76
3.5.3?零电荷电位的影响因素 77
3.6?双电层的结构 78
3.6.1?电极/溶液界面的基本结构 78
3.6.2?双电层结构模型的发展 80
3.6.3?GCS模型 81
3.6.4?Grahame模型与特性吸附 84
3.6.5?BDM模型与溶剂层的影响 86
3.7?电极溶液界面的吸附现象 89
3.7.1?无机离子的吸附 90
3.7.2?有机物的吸附 91
3.7.3?氢原子和氧原子的吸附 96
思考题 99
第4章 电极过程及动力学基础? /?100
4.1?不可逆电化学过程 100
4.1.1?不可逆电极电位的形成 100
4.1.2?不可逆电极电位与可逆电位的判别 102
4.2?电极的极化 103
4.2.1?极化及过电位 103
4.2.2?电极极化的产生原因 104
4.2.3?极化曲线 104
4.2.4?不可逆电化学装置的极化曲线 105
4.3?电极过程与电极反应速率 106
4.3.1?电极过程的基本历程 106
4.3.2?电极过程的特征 107
4.3.3?电极反应速率的表示 108
4.4?电极过程的速率控制步骤 108
4.4.1?速率控制步骤 109
4.4.2?准平衡态 110
4.4.3?不同速率控制步骤所引起的极化及其过电位 111
4.5?液相传质步骤动力学 112
4.5.1?液相传质方式 112
4.5.2?稳态扩散动力学规律 116
4.5.3?浓差极化规律及极化曲线 122
4.5.4?非稳态扩散动力学规律 126
4.5.5?流体动力学测量 132
4.6?电子转移步骤动力学 134
4.6.1?电极电位对电子转移步骤反应速率的影响 134
4.6.2?电子转移步骤的基本动力学参数 139
4.6.3?巴特勒-福尔默（Butler-Volmer）方程 144
4.6.4?高过电位下的电化学极化规律 147
4.6.5?低过电位下的电化学极化规律 148
4.6.6?基本动力学参数的测定 150
思考题 151
第5章 电化学测试原理及技术? /?152
5.1?电化学测试技术的发展及分类 152
5.1.1?电化学测试技术的发展 152
5.1.2?电化学测试技术的分类 153
5.2?稳态测量方法 154
5.2.1?稳态系统的特点 154
5.2.2?恒电流法及恒电位法 155
5.2.3?稳态极化曲线的测量与应用 156
5.3?暂态测量方法的特点及电极等效电路 160
5.3.1?暂态测量法的特点 161
5.3.2?电极等效电路及其简化 162
5.4?线性电位扫描法 164
5.4.1?单程线性电位扫描暂态法 165
5.4.2?循环伏安法及其应用 167
5.5?恒电流间歇滴定技术（GITT） 171
5.5.1?GITT技术的实验原理 171
5.5.2?GITT技术在锂离子电池中的应用 174
5.6?交流阻抗法 174
5.6.1?交流阻抗法的基本原理 175
5.6.2?交流阻抗复数平面图 177
5.6.3?交流阻抗在锂离子电池中的应用 183
思考题 184
第6章 高能化学电源原理? /?186
6.1?化学电源概述 186
6.1.1?化学电源的组成 186
6.1.2?化学电源的工作原理 188
6.2?化学电源的基本性能 189
6.2.1?原电池的电动势 189
6.2.2?电池的开路电压与工作电压 190
6.2.3?电池的内阻 192
6.2.4?电池的容量与比容量 193
6.2.5?电池的能量与比能量 195
6.2.6?电池的功率与比功率 196
6.2.7?电池的存储性能及寿命 196
6.3?高能化学电源原理的理论基础 198
6.3.1?高能化学电源的设计 198
6.3.2?高能化学电源比能量影响因素 202
思考题 204
第7章 化学储能技术? /?205
7.1?铅酸蓄电池 205
7.1.1?铅酸蓄电池的基本构成及电池原理 205
7.1.2?二氧化铅正极的电极过程 207
7.1.3?铅负极的电极过程 210
7.1.4?铅酸蓄电池装置及维护 211
7.2?锂电池 213
7.2.1?锂电池的组成及电池原理 213
7.2.2?锂-二氧化锰电池（Li-MnO2） 217
7.2.3?锂-亚硫酰氯电池（Li-SOCl2） 217
7.3?锂离子电池 219
7.3.1?锂离子电池的工作原理 220
7.3.2?电极材料的电极过程及界面特性 221
7.3.3?锂离子电池组及一致性筛选 225
7.4?凝胶聚合物锂离子电池 228
7.4.1?凝胶聚合物锂离子电池的原理 228
7.4.2?凝胶聚合物电解质的增塑作用 229
7.4.3?凝胶聚合物电解质的组成及制备 230
7.5?全固态锂离子电池 232
7.5.1?全固态锂离子电池的结构 233
7.5.2?固体电解质离子传输的结构基础 234
7.5.3?固体电解质中离子传输的基本原理 237
7.5.4?固态电解质界面特性 237
7.6?燃料电池 240
7.6.1?燃料电池的结构及电池原理 240
7.6.2?燃料电池的分类及特点 241
7.6.3?质子交换膜燃料电池（PEMFC） 242
7.6.4?碱性燃料电池（AFC） 246
7.6.5?磷酸燃料电池（PAFC） 249
7.6.6?燃料电池的应用与发展 251
7.7?钠离子电池 252
7.7.1?钠离子电池结构及电池原理 253
7.7.2?钠离子电池正极材料 254
7.7.3?钠离子电池负极材料 257
7.7.4?钠离子电池的应用及发展 258
7.8?新型可充镁电池 260
7.8.1?可充镁电池的结构和电池原理 260
7.8.2?可充镁电池正极材料 262
7.8.3?可充镁电池电解液 263
7.8.4?可充镁电池存在的问题和发展 266
思考题 266
参考文献? /?268
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