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儲能(原理材料和應用原書第2版)/動力電池與儲能技術叢書

  • 作者：(美)羅伯特·A.哈金斯|責編:劉星寧//閭洪慶|譯者:何平
  • 出版社：機械工業
  • ISBN：9787111794240
  • 出版日期：2026/03/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：353
人民幣：RMB 139 元      售價：元
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內容大鋼
    本書系統闡述了各類主要儲能方法的科學原理與工程基礎，涉及熱能、相變、可逆化學反應、有機燃料、氫能、機械能、靜電和磁系統等多種儲能形式。在電化學儲能系統方面，本書融入了材料與方法的最新進展，包括混合和間歇性能源系統中的快速短期儲能技術，以及電動汽車和啟停汽車技術中電池的優化策略。這些前沿技術的解析並不預設電化學知識背景，使得本書更具普及性和實用性。本書還詳細介紹了鋰電池、液流電池和液態電池等傳統與新興電池系統。
    本書提供了儲能領域的全面概述，對於學生和專業人士而言，都是一部不可或缺的參考著作。
作者介紹
(美)羅伯特·A.哈金斯|責編:劉星寧//閭洪慶|譯者:何平
目錄
譯者序
前言
第1章  緒論
  1.1  引言
  1.2  燃料分配系統中的能量存儲
  1.3  周期性存儲
    1.3.1  長期或季節性儲能
    1.3.2  每日和每周儲能
  1.4  負載均衡問題
  1.5  減少能源需求波動幅度的方法
  1.6  短期瞬變
  1.7  可移動設備的儲能
    1.7.1  攜帶型電子設備的儲能方法
    1.7.2  汽車的能量存儲和應用
  1.8  氫能驅動汽車
  1.9  房屋溫度調節
  1.10  改進照明技術
  1.11  本書的結構
  參考文獻
第2章  基本概念
  2.1  引言
  2.2  熱的機械當量
  2.3  熱力學第一定律——能量守恆
  2.4  焓
  2.5  熵
    2.5.1  熱熵
    2.5.2  位形熵
  2.6  用於做功的能量
  2.7  G、H和S對溫度的依賴性
  2.8  不可逆和可逆的存儲模式
  2.9  卡諾循環的限制
  2.10  能量品質
  參考文獻
第3章  熱能存儲
  3.1  引言
  3.2  顯熱
  3.3  潛熱
    3.3.1  無機相變材料
    3.3.2  有機相變材料
  3.4  准潛熱
  3.5  熱泵
  參考文獻
第4章  可逆化學反應
  4.1  引言
  4.2  非全等化學反應類型
    4.2.1  插入反應
    4.2.2  生成反應
    4.2.3  分解反應
    4.2.4  置換反應
  4.3  相圖

    4.3.1  吉布斯相律
    4.3.2  二元相圖
    4.3.3  杠桿定律
    4.3.4  二元系統中的三相反應
    4.3.5  包晶反應相關材料的例子
    4.3.6  含有共晶反應的二元系統
  4.4  液固反應的熱效應
  4.5  可逆氣相反應的熱效應
  參考文獻
第5章  有機燃料的能量存儲
  5.1  引言
  5.2  生物質能量存儲
  5.3  動物的能量存儲
  5.4  硬生物質
  5.5  合成液態燃料
  5.6  以液態形式存儲的氣態燃料
  5.7  用於燃料的各種材料的能量含量
  參考文獻
第6章  機械能存儲
  6.1  引言
  6.2  勢能存儲
  6.3  壓縮氣體儲能
  6.4  利用重力實現勢能的存儲
  6.5  水力發電
  6.6  抽水蓄能
  6.7  流水動能的利用
  6.8  機械系統的動能
    6.8.1  線性動能
    6.8.2  旋轉動能
  6.9  內部結構儲能
  參考文獻
第7章  電磁能量存儲
  7.1  引言
  7.2  電容器的儲能
    7.2.1  平行板電容器的能量
  7.3  電化學電荷存儲機理
    7.3.1  在電極/電解液界面附近雙電層中的靜電能存儲
    7.3.2  固體電極表面的欠電位法拉第二維吸附
    7.3.3  法拉第沉積引起電活性物種通過插入反應三維吸附到固體電極材料體相
    7.3.4  法拉第反應驅動的重構反應
  7.4  能量存儲數量的比較
  7.5  存儲能量品質的重要性
  7.6  電容器的暫態行為
  7.7  使用拉普拉斯變換對含有電容元件的系統的電化學瞬態行為進行建模
    7.7.1  概述
    7.7.2  拉普拉斯變換技術的應用
    7.7.3  簡單的例子
  7.8  磁系統中的能量存儲
    7.8.1  磁場中材料的能量
    7.8.2  超導磁系統中的能量存儲

    7.8.3  超導材料
  參考文獻
第8章  儲氫
  8.1  引言
  8.2  制氫
    8.2.1  蒸汽重整過程
    8.2.2  水蒸氣與碳反應
    8.2.3  電解制氫
    8.2.4  熱分解水制氫
    8.2.5  化學法從水中提取氫氣
    8.2.6  生產氫氣的其他方法
  8.3  政府推廣氫能利用
  8.4  目前的車載儲氫替代方法
    8.4.1  在高壓儲罐中存儲氣態氫
    8.4.2  在絕熱罐中存儲液氫
    8.4.3  固體中以質子形式儲氫：金屬氫化物
  8.5  其他儲氫的方法
    8.5.1  從含有氫陰離子的物質中分解產氫
    8.5.2  氨和相關材料作為儲氫介質
    8.5.3  有機液體中可逆儲氫
  8.6  安全問題
  參考文獻
第9章  電化學儲能
  9.1  引言
  9.2  簡單的化學和電化學反應
  9.3  電化學電池中的主要反應機制類型
    9.3.1  生成反應
    9.3.2  置換反應
    9.3.3  插入反應
  9.4  重要的實用參數
    9.4.1  工作電壓與電能品質的概念
    9.4.2  電荷容量
    9.4.3  最大理論比容量（MTSE）
    9.4.4  電池放電和充電時的電壓變化
    9.4.5  循環行為
    9.4.6  自放電
  9.5  一種電化學電池的通用等效電路
    9.5.1  阻抗對電池內部離子和原子傳輸的影響
    9.5.2  電解液中電子泄漏的影響
    9.5.3  電化學電池中單個物種的遷移數
    9.5.4  輸出電壓與離子和電子的遷移數的關係
    9.5.5  電化學電池中自放電引起的焦耳熱
    9.5.6  如果電池有輸出電流會怎樣
  參考文獻
第10章  電化學電池電壓和容量的確定方法
  10.1  引言
  10.2  單物種的熱力學性質
  10.3  一個簡單的案例：鋰/碘電池
    10.3.1  最大理論比能量的計算
    10.3.2  電池電壓的溫度依賴性

  10.4  放電曲線形狀與吉布斯相律
  10.5  庫侖滴定技術
  參考文獻
第11章  平衡條件或近平衡條件下的二元電極
  11.1  引言
  11.2  二元系統中相圖與電位的關係
  11.3  一個真實的例子：鋰-銻系統
  11.4  相穩定區域
  11.5  另一個例子：鋰-鉍系統
  11.6  庫侖滴定技術測量其他二元系統
  11.7  電位對溫度的依賴性
  11.8  在氧化物及類似材料中的應用
  11.9  埃林厄姆圖和差分圖
  11.10  關於機制和術語的評論
  11.11  總結
  參考文獻
第12章  平衡條件或近平衡條件下的三元電極
  12.1  引言
  12.2  三元相圖和相穩定圖
  12.3  關於三元系統內子三角形構型的影響的討論
  12.4  舉例：氯化鈉/氯化鎳斑馬系統
  12.5  第二個例子：鋰-銅-氯三元系統
    12.5.1  計算系統的電壓
    12.5.2  鋰/氯化銅電池的實驗裝置
  12.6  計算Li/CuCl和Li/CuCl2電池的最大理論比能量
  12.7  三元系統中的比容量和容量密度
  12.8  另一組例子：含鎂的金屬氫化物系統
  12.9  進一步的三元案例：鋰過渡金屬氧化物
  12.10  由兩個二元金屬合金所組成的三元系統
    12.10.1  一個例子：環境溫度下的Li-Cd-Sn系統
  12.11  如果有額外的組分會怎麼樣
  12.12  總結
  參考文獻
第13章  電位
  13.1  引言
  13.2  術語
  13.3  電位的標尺
  13.4  金屬中的電學、化學和電化學勢
  13.5  與固體中電子能帶模型的關聯
  13.6  半導體中的電位
  13.7  不同材料間的相互作用
  13.8  兩金屬連接
  13.9  金屬與半導體連接
  13.10  選擇性平衡
  13.11  參比電極
  13.12  非水鋰系統中的參比電極
    13.12.1  單質鋰
    13.12.2  兩相鋰合金的使用
  13.13  高溫下氧化物系統的參比電極
    13.13.1  氣體電極

    13.13.2  多相固體參比電極
  13.14  兩種電位標度之間的關係
  13.15  鋰-氫-氧三元系統的電位
  13.16  水性電解液鋰電池
  13.17  電中性物種的意義
  13.18  水性電化學系統中的參比電極
  13.19  水性系統中不同類型電極在歷史上的分類
    13.19.1  第一類電極
    13.19.2  第二類電極
  13.20  吉布斯相律
  13.21  吉布斯相律在參比電極中的應用
    13.21.1  非水性系統
    13.21.2  水性系統
  13.22  用於測量水性電解液pH值的系統
  13.23  混合導電基質電極
  13.24  參比電極的總結評論
  13.25  化學反應電位
    13.25.1  概述
    13.25.2  插入反應材料的電位、組成和化學平衡的關係
    13.25.3  其他實例
    13.25.4  小結
  13.26  電池組分的電位和組成分佈
    13.26.1  概述
    13.26.2  相對能量數量
    13.26.3  固體內部的差異是什麼
    13.26.4  內部和外部量的關係
    13.26.5  相內基本通量關係
    13.26.6  兩個簡單的極限案例
    13.26.7  三種構型
    13.26.8  組分隨電位的變化
    13.26.9  計算離子導體主導的二元固體MX中相關缺陷的濃度
  13.27  缺陷平衡圖
    13.27.1  組成或活度處於特定範圍的近似關係
    13.27.2  在固體電解質兩端施加電位差的情況下，利用電極阻塞離子的進出
    13.27.3  使用外部感測器評價固體的內部特性
    13.27.4  另一個實例：混合導體內電子傳輸受阻
    13.27.5  含有混合導體和固體電解質串聯的複合電化學電池
  13.28  粒子的遷移數
  參考文獻
第14章  插入反應電極
  14.1  引言
  14.2  客體物種插入層狀結構的實例
  14.3  懸浮式支柱層狀結構
  14.4  固體中插入反應的術語
  14.5  插入的客體物種的構型種類
  14.6  順序插入反應
  14.7  溶劑物種的共插入
  14.8  插入具有平行線性隧道的材料中
  14.9  插入和抽出反應引發宿主結構的改變
    14.9.1  晶態向非晶態轉變

    14.9.2  產物對電位的依賴性
    14.9.3  可移動物種首次抽出過程引發的結構變化
  14.10  插入反應電極電位隨組成的變化
    14.10.1  概述
    14.10.2  簡單金屬固溶體中電位隨組成的變化
    14.10.3  客體離子的構型熵
    14.10.4  金屬固溶體中電子化學勢的濃度依賴性
    14.10.5  金屬固溶體中兩種組分對電位的影響
    14.10.6  在涉及兩相重構反應的插入反應情況下，電位的組成依賴性
  14.11  本章最後的評論
  參考文獻
第15章  偏離完全平衡條件下的電極反應
  15.1  引言
  15.2  穩態和亞穩態平衡
  15.3  選擇性平衡
  15.4  非晶態和晶態結構的形成
  15.5  偏離平衡的動力學原因
第16章  一次電池、不可充電電池
  16.1  引言
  16.2  常見的Zn/MnO2鹼性電池
    16.2.1  概述
    16.2.2  H-Zn-O系統的熱力學關係
    16.2.3  鋅電極的問題
    16.2.4  開路電位
    16.2.5  放電過程中的電位變化
  16.3  室溫Li/FeS2電池
  16.4  用於心臟起搏器的Li/I2電池
  16.5  用於除顫器的鋰/銀釩氧化物電池
  16.6  鋅/空氣電池
  16.7  Li/CFx電池
  16.8  貯備電池
    16.8.1  概述
    16.8.2  Li/SO2系統
    16.8.3  Li/SOCl2系統
    16.8.4  Li/FeS2高溫電池
  參考文獻
第17章  鉛酸電池
  17.1  引言
  17.2  鉛酸系統的基本化學原理
    17.2.1  MTSE的計算
    17.2.2  電池電壓隨荷電狀態而變化
  17.3  單個電極的電位
  17.4  電極與電化學反應機理的聯繫
  17.5  電極的構造
    17.5.1  電極材料體積變化和脫落
  17.6  用於電極柵格的合金
  17.7  可替代柵格的材料和設計
  17.8  密封鉛酸電池的發展
  17.9  其他設計
    17.9.1  其他改進策略

  17.10  PbO2中氫的快速擴散
  參考文獻
第18章  其他可充電水性系統的負極
  18.1  引言
  18.2  鎘電極
    18.2.1  概述
    18.2.2  H-Cd-O系統的熱力學關係
    18.2.3  鎘電極的工作機制
  18.3  金屬氫化物電極
    18.3.1  概述
    18.3.2  金屬氫化物電池的商業化發展
    18.3.3  目前正在使用的氫化物材料
    18.3.4  壓力與組成的關係
    18.3.5  溫度的影響
    18.3.6  AB2型合金
    18.3.7  兩種結構類型的比較
    18.3.8  其他尚未在商業電池中使用的合金
    18.3.9  氫化物顆粒的微膠囊化
    18.3.10  其他粘合劑
    18.3.11  固體電解質在氫化物電池負極的應用
    18.3.12  不同金屬氫化物的最大理論容量
  參考文獻
第19章  其他水性系統電池的正極
  19.1  引言
  19.2  水性系統中的二氧化錳電極
    19.2.1  概述
    19.2.2  開路電位
    19.2.3  放電過程中的電位變化
  19.3  鎳電極
    19.3.1  概述
    19.3.2  Ni(OH)2和NiOOH相的結構
    19.3.3  工作機制
    19.3.4  電化學特性與結構特徵的關係
    19.3.5  自放電
    19.3.6  過充
    19.3.7  熱力學相關信息
  19.4  鎳電極記憶效應的原因
    19.4.1  概述
    19.4.2  鎳電極的工作機制
    19.4.3  過充電現象
  參考文獻
第20章  鋰系統的負極
  20.1  引言
  20.2  單質鋰電極
    20.2.1  在不希望的位置沉積
    20.2.2  形變
    20.2.3  枝晶
    20.2.4  絲狀生長
    20.2.5  熱失控
  20.3  單質鋰的替代材料

  20.4  鋰-碳合金
    20.4.1  概述
    20.4.2  鋰飽和的石墨的理想結構
    20.4.3  石墨結構的變化
    20.4.4  嵌鋰石墨的結構特性
    20.4.5  鋰在石墨中的電化學行為
    20.4.6  鋰在非晶碳中的電化學行為
    20.4.7  含氫碳材料的儲鋰性能
  20.5  金屬鋰合金
    20.5.1  概述
    20.5.2  平衡狀態下二元鋰合金的熱力學性質
    20.5.3  室溫下的實驗
    20.5.4  液態二元合金
    20.5.5  混合導體基質電極
    20.5.6  爆裂現象
    20.5.7  電極微結構/納米結構的改進
    20.5.8  室溫下非晶態產物的形成
  20.6  對水性電解液系統中的金屬鋰的保護
    20.6.1  概述
  參考文獻
第21章  鋰系統的正極
  21.1  引言
  21.2  電極的插入反應（非重構反應）
    21.2.1  多種間隙位點或氧化還原物種
  21.3  放電狀態下電池的組裝
  21.4  鋰系統的固態正極
    21.4.1  概述
    21.4.2  晶體環境對電位的影響
    21.4.3  氧陰離子位於面心立方陣列結構的氧化物
    21.4.4  材料內部氧離子呈六方緊密堆積陣列
    21.4.5  含氟離子的材料
    21.4.6  混合離子電池
    21.4.7  電極的非晶化
    21.4.8  氧析出問題
    21.4.9  本節最後的評論
  21.5  正極材料中的氫和水
    21.5.1  概述
    21.5.2  離子交換機制
    21.5.3  離子添加的簡單方法
    21.5.4  Li-H-O系統的熱力學
    21.5.5  含鋰相穩定存在於水中的實例
    21.5.6  具有高於水穩定窗口電位的材料
    21.5.7  從大氣水蒸氣中吸附質子
    21.5.8  從水溶液中提取鋰
  參考文獻
第22章  中大型的儲能應用
  22.1  引言
  22.2  電力負荷平衡、峰值調節與瞬變應對
  22.3  太陽能和風能的存儲
  22.4  近期在大型儲能方面有應用價值的進展

    22.4.1  混合鉛酸電池：大型能量存儲的新選擇
  22.5  使用開放骨架晶體結構電極的電池
    22.5.1  概述
    22.5.2  過渡金屬氧化物青銅結構中的客體離子插入
    22.5.3  與ReO3相關的立方結構材料
    22.5.4  具有晶體學通道的氧化錳水性電池
  22.6  六氰基金屬酸鹽電極材料
    22.6.1  概述
    22.6.2  普魯士藍的晶體結構解析
    22.6.3  普魯士藍的電化學行為
    22.6.4  可佔據普魯士藍結構A位點的多種陽離子
    22.6.5  普魯士藍電極在電池中的應用
    22.6.6  多價普魯士藍電極在水性系統中的應用研究
    22.6.7  普魯士藍電極水性電解質電池的商業化進程
    22.6.8  普魯士藍電極在有機電解質中的探索
  22.7  新型複合負極
  22.8  拓展水性電解質穩定範圍的一種替代方法
  22.9  使用液態電極的電池
  22.10  鈉/硫電池
  22.11  液流電池
    22.11.1  概述
    22.11.2  全釩系統的氧化還原反應
    22.11.3  液流電池的新型化學反應
  22.12  全液態電池
  參考文獻
第23章  車輛驅動儲能
  23.1  引言
  23.2  斑馬電池
  23.3  混合動力系統策略概要
  參考文獻
第24章  未來展望
  24.1  引言
  24.2  新興技術方向
  24.3  新興研究方向的案例
    24.3.1  有機塑料晶體材料
    24.3.2  鋰電池用有機電極材料
    24.3.3  新材料製備與電池製造方法
    24.3.4  具有物理移動電極結構的電池
    24.3.5  關於一些替代電解質的研究
    24.3.6  一些新型高功率、長循環壽命電池的介紹
  24.4  寫在最後的話
  參考文獻

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