随着“双碳”战略的发展，新能源材料作为能量存储和转换的重要介质受到广泛重视，成为目前材料领域的研究热点，也是我国“十四五”规划重要发展领域之一。本书围绕新能源材料的基础和先进表征技术展开，介绍以电化学为基础的电化学能源材料的基本原理、内在规律、研究方法以及科技前沿。
本书适宜材料以及化学等领域技术人员和相关专业学生使用。
第1章 新能源材料的电化学基础
1.1 电化学基本概念及电解质溶液
1.1.1 电化学定义及研究对象
1.1.2 化学电池
1.1.3 法拉第定律
1.1.4 两类导体
1.1.5 离子的电迁移和迁移数
1.1.6 电导
1.1.7 强电解质溶液理论简介
1.2 可逆电池的电动势及其应用
1.2.1 可逆电池与可逆电
1.2.2 电电势产生的机理
1.2.3 电电势和电池电动势
1.2.4 自由能与电池电动势
1.2.5 能斯方程
1.2.6 浓差电池和液体接界电势
1.3 电反应动力学
1.3.1 电解与化作用
1.3.2 电反应
1.3.3 “电极/溶液”界面附近液相中的传质过程
1.3.4 电化学步骤的动力学
参考文献
第2章 锂离子电池材料
2.1 概述
2.2 锂离子电池工作原理
2.2.1 锂离子电池的组成
2.2.2 锂离子电池工作原理概述
2.2.3 锂离子电池的点
2.3 锂离子电池正材料
2.3.1 概述
2.3.2 LiCoO2正材料
2.3.3 LiNiO2正材料
2.3.4 LiMnO2正材料
2.3.5 LiMn2O4正材料
2.3.6 LiFePO4正材料
2.3.7 LiNixCoyMn1-x-yO2正材料
2.3.8 LiNi1/2 Mn1/2 O2正材料
2.3.9 富锂锰基正材料
2.3.10 正材料的改性
2.4 负材料
2.4.1 金属锂负材料
2.4.2 石墨基复合材料
2.4.3 硅基复合材料
2.4.4 Li4Ti5O12负材料
2.4.5 金属氧化物负材料
2.4.6 硫化物负材料
2.5 电解质材料
2.5.1 非水有机液体电解质
2.5.2 聚合物电解质
2.5.3 离子液体电解质
2.6 隔膜材料
参考文献
第3章 钠离子电池
3.1 钠离子电池概述
3.1.1 概述
3.1.2 钠离子电池的发展历程
3.1.3 钠离子电池的结构与工作原理
3.2 钠离子电池正材料
3.2.1 概述
3.2.2 过渡金属氧化物
3.2.3 聚阴离子化合物
3.2.4 普鲁士蓝类化合物
3.2.5 有机化合物
3.3 钠离子电池负材料
3.3.1 概述
3.3.2 碳基负材料
3.3.3 合金类负材料
3.3.4 金属化合物类负材料
3.3.5 有机化合物类负材料
3.4 钠离子电池电解液
3.4.1 概述
3.4.2 有机溶剂
3.4.3 电解质盐
3.4.4 电解液添加剂
3.5 新型钠离子电池
3.5.1 全固态钠离子电池及钠离子固态电解质
3.5.2 钠硫电池
参考文献
第4章 锂硫电池
4.1 锂硫电池电化学反应
4.2 复合正材料体系
4.2.1 碳材料复合体系
4.2.2 聚合物复合体系
4.2.3 金属化合物复合体系
4.3 复合电解质体系
4.3.1 液态电解质
4.3.2 聚合物电解质体系
4.3.3 无机固态体系
4.3.4 电解质体系复合
4.4 复合负材料体系
4.4.1 纯金属锂
4.4.2 纳米结构金属锂
4.4.3 添加剂护金属锂
4.4.4 人工固态电解质界面层护金属锂
4.5 殊构型锂硫电池与柔性锂硫电池
4.5.1 碳基柔性体系
4.5.2 聚合物基柔性体系
4.5.3 半固态柔性体系
4.6 锂硫电池应用探索
4.6.1 宇航
4.6.2 无人机
4.6.3 端低温电源
4.6.4 电动汽车
4.6.5 智能设备
4.6.6 军事用途
4.6.7 规模储能
参考文献
第5章 燃料电池科学与技术
5.1 燃料电池简介
5.1.1 燃料电池发展
5.1.2 燃料电池的分类
5.2 质子交换膜燃料电池
5.2.1 PEMFC工作原理
5.2.2 PEMFC关键材料
5.2.3 PEMFC电堆
5.2.4 PEMFC技术应用
5.3 固体氧化物燃料电池
5.3.1 SOFC工作原理
5.3.2 SOFC关键材料
5.3.3 SOFC电堆
5.3.4 SOFC技术应用
参考文献
第6章 级电容器
6.1 概述
6.2 级电容器原理
6.2.1 双电层级电容器
6.2.2 赝电容对称型级电容器
6.2.3 混合型级电容器
6.3 双电层级电容器用碳材料
6.3.1 圆柱状孔隙模型
6.3.2 物理活化椰壳容碳
6.3.3 碱活化容碳
6.3.4 离子液体海绵碳
6.4 级电容器的制造
6.4.1 湿法电
6.4.2 干法电
6.4.3 电解液
6.4.4 隔膜
6.4.5 级电容器单体和应用
参考文献
第7章 固体材料表征技术
7.1 X射线衍射分析
7.1.1 X射线衍射分析简述
7.1.2 X射线衍射结构修
7.1.3 原位X射线衍射分析
7.1.4 扩展X射线吸收细结构谱分析
7.2 电子显微技术
7.2.1 扫描电子显微镜
7.2.2 透射电子显微镜
7.2.3 聚焦离子束技术
7.2.4 扫描透射电子显微镜
7.3 扫描微探针技术
7.3.1 扫描隧道显微镜
7.3.2 原子力显微镜
7.4 光谱分析技术
7.4.1 红外光谱分析
7.4.2 拉曼光谱分析
7.4.3 原子吸收光谱
7.4.4 核磁共振波谱技术
7.4.5 电子顺磁共振
7.5 能谱分析技术
7.5.1 X射线光电子能谱
7.5.2 能量色散谱仪
7.5.3 俄歇电子能谱仪
7.6 质谱技术
7.6.1 电感耦合等离子体
7.6.2 微分电化学质谱
7.7 热分析技术
7.7.1 热重分析
7.7.2 差热分析
7.7.3 示差扫描量热分析
参考文献
刘云建，1981年生，教授，博导，现任江苏大学材料科学与工程学院院长，学科带头人。2009年毕业于中南大学冶金工程专业，获博士学位。美国劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）访问学者，兼任中国有色金属学会冶金物理化学委员会委员、中国有色金属产业技术创新战略联盟专家、教育部和科技部人才和科技项目评审专家。目前主要从事电化学冶金、资源综合利用及新能源材料等领域研究。主持国家自然科学基金等国家级项目5项，主持省部级及产学研项目20余项，在AM、AFM、ACS Nano等顶级期刊上发表论文130余篇，授权发明专利30余项，转让5项。获有色金属工业科技进步二等奖1项。连续入选美国斯坦福大学发布的全球前2%顶尖科学家榜单。
