用於鋰金屬電池的固態電解質結構設計與性能研究 劉琦 9787302692720 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
本書系統研究了電極與電解質界面上的離子運輸，並深入解析了材料界面和結構演變規律，通過對固態電解質進行結構和功能化設計，有效地優化了電極與電解質的界面問題，提高了電池的安全性。
本書主要面向從事固態電池等電化學能量存儲和轉換器件研究的在讀研究生、科研工作者、產業界相關人士，有助於增強其對基於原位策略調控固態電解質與電極材料界面的理解，為其研製固態電池電解質材料提供助益，推動當前固態鋰金屬電池主要技術瓶頸的突破，有利於促進其大規模產業化應用。

作者簡介
劉琦，湖南益陽人，中共黨員，現任湖南大學材料科學與工程學院副教授，碩/博士導師。本科碩士均就讀于北京科技大學，博士畢業于清華大學。截至目前，在Nature Communications，Advance Materials，Angewandte Chemie International Edition，Chem， ACS Energy Letters，Energy Storage Materials，Energy Environment Materials等期刊已發表高質量論文20餘篇，以第一作者或通訊作者發表近 10 篇，其中 3 篇入選 ESI 高被引論文。博士在讀期間先後榮獲 2020 年度博士研究生國家獎學金， 2021 年度清華大學”啟航獎學金”， 清華大學深圳國際研究生院”學術新秀”以及北京市優秀畢業生。

目錄

第1章 緒論
1 1引言
1 2固態鋰金屬電池的構造及工作機理
1 3固態鋰金屬電池中的材料及其界面穩定性問題
1 3 1化學穩定性
1 3 2電化學穩定性
1 3 3機械穩定性
1 3 4熱力學穩定性
1 4SPE的原位製備方法
1 4 1自由基聚合原位生成SPE
1 4 2陽離子聚合原位生成SPE
1 4 3陰離子聚合原位生成SPE
1 4 4凝膠因子引發聚合生成SPE
1 4 5其他方法
1 5本書的研究內容和意義
第2章 研究方法
2 1實驗試劑和原料
2 2實驗設備和裝置
2 3非電化學表徵設備及原理
2 3 1固態電解質化學表徵
2 3 2微觀形貌表徵
2 3 3X射線衍射物相表徵
2 3 4熱力學表徵
2 3 5力學性能表徵
2 4電化學表徵方法及原理
2 4 1電導率表徵
2 4 2離子遷移數表徵
2 4 3固態鋰金屬電池裝配
2 4 4固態鋰金屬電池表徵
第3章 腈類塑晶複合電解質在固態電池界面修飾中的應用研究
3 1本章 引言
3 2實驗部分
3 2 1LAGP固態電解質的製備
3 2 2塑晶複合電解質材料的製備
3 2 3LAGP基固態鋰金屬電池的裝配和表徵
3 3塑晶複合電解質材料的結構及電化學性能表徵
3 4金屬鋰負極側的界面穩定性研究
3 5LAGP基固態電池的電化學性能
3 6本章 小結
第4章 自癒合Janus界面在固態電池中的構建及其性能研究
4 1本章 引言
4 2實驗部分
4 2 1LAGP固態電解質的製備
4 2 2SHE電解質的製備
4 2 3LAGP基界面優化後鋰金屬電池的裝配和表徵
4 3SHE電解質的合成機理分析
4 4SHE電解質的物理化學性能表徵
4 5自癒合Janus界面優化機理
4 6金屬鋰負極與SHE界面兼容性研究
4 7LAGP基界面優化後鋰金屬電池的電化學性能
4 8本章 小結
第5章 醚基聚合物電解質在固態電池中的應用及性能研究
5 1本章 引言
5 2實驗部分
5 2 1Poly-DOL基GPE的合成
5 2 2Poly-DOL基固態電池的原位裝配和表徵
5 3Poly-DOL基GPE的合成機理分析
5 4Poly-DOL基GPE的物理化學性能表徵
5 5Poly-DOL基GPE中鋰離子沉積行為研究
5 6Poly-DOL基固態電池的電化學性能
5 7Poly-DOL基固態電池中SEI膜和CEI膜表徵
5 8本章 小結
第6章 高鋰離子遷移數的醚基共聚物電解質製備及其快充性能研究
6 1本章 引言
6 2實驗部分
6 2 1ECP基GPE的合成
6 2 2ECP基GPE的固態電池原位裝配及性能表徵
6 3ECP基GPE的合成機理分析
6 4ECP基GPE的物理化學性能表徵
6 5ECP基GPE中鋰離子的電鍍/剝離行為研究
6 6ECP基GPE全電池的電化學性能
6 7本章 小結
第7章 總結與展望
7 1本書主要結論
7 2本書主要創新點
7 3展望
參考文獻
在學期間發表的學術論文與研究成果
致謝

前言/序言
能源存儲技術的革新是推動現代社會向清潔、高效能源轉型的關鍵所
在。在眾多儲能系統中，鋰金屬電池因其極高的理論能量密度被視為下一
代電池技術的重要發展方向。然而，傳統的液態電解質體系存在易燃、易泄
漏、鋰枝晶生長等問題，嚴重限制了鋰金屬電池的安全性和循環壽命。特別
是在電動汽車、規模儲能等對能量密度和安全性要求日益提升的背景下，開
發兼具高能量密度、高安全性和長循環壽命的新型鋰電池體系，已成為全球
能源材料領域科學家共同面臨的重大挑戰和迫切需求。
相比於液態鋰離子二次電池，固態鋰金屬電池兼具高能量密度、高安全
性和寬工作溫度範圍等優勢，在未來電動汽車和智能電網等儲能領域有廣
闊的發展前景。固態電解質因其本征優異的熱穩定性、高機械強度及抑制
鋰枝晶的能力，成為突破當前技術瓶頸的關鍵材料。然而，電極材料與固態
電解質材料之間較差的界面兼容性及較大的界面阻抗，阻礙了固態鋰金屬
電池的應用。因此，實現高比能、長壽命固態鋰金屬電池的有效途徑是構建
穩定的電極材料/電解質界面，從而實現高效的界面離子輸運過程。
然而，如何構造兼具高離子電導率、低電極/電解質界面阻抗及循環過
程中穩定的界面仍是現階段固態電池發展亟須突破的技術難題。基於原位
聚合策略的電解質結構與界面功能化設計是實現穩定界面的有效方法，有
望突破當前固態鋰金屬電池存在的以上技術瓶頸。有鑑於此，研究團隊從
事高比能固態電芯開發超過10年，圍繞固態電解質材料設計、界面結構優
化、性能提升機理表徵研究、固態儲能器件組裝等方面開展了較為系統的研
究，並取得了一些具有重要理論意義和實際應用價值的原創性科研成果。
劉琦博士的學位論文是固態電池界面調控與優化設計的研究前沿代
表，也是本課題組在該領域研究工作的典範之作。該論文針對固態電池中
電極/電解質界面相容性差等難題，創新地提出了一系列固態電解質結構設
計與功能化調控的解決方案。通過系統研究新型固態電解質的構效關係及
其與電極材料的界面構築機制，揭示了界面微觀結構演變及其離子運輸特
性，並建立了”組成-結構-性能”多尺度調控新方法，實現了電極與電解質界
面的穩定化設計，獲得了高性能高安全鋰金屬固態電池。該論文提出的系
列固態電解質結構與界面優化設計策略具有較好的普適性，對推動長循環
壽命固態儲能器件的發展具有重要的理論指導意義和實際參考價值。
李寶華
清華大學深圳國際研究生院
2025年5月於深圳

詳細資料或其他書籍請至台灣高等教育出版社查詢，查後請於客服中心或Line或本社留言板留言，我們即儘速上架。