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内容大纲
本书系统阐述了各类主要储能方法的科学原理与工程基础，涉及热能、相变、可逆化学反应、有机燃料、氢能、机械能、静电和磁系统等多种储能形式。在电化学储能系统方面，本书融入了材料与方法的最新进展，包括混合和间歇性能源系统中的快速短期储能技术，以及电动汽车和启停汽车技术中电池的优化策略。这些前沿技术的解析并不预设电化学知识背景，使得本书更具普及性和实用性。本书还详细介绍了锂电池、液流电池和液态电池等传统与新兴电池系统。
本书提供了储能领域的全面概述，对于学生和专业人士而言，都是一部不可或缺的参考著作。 -
作者介绍
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目录
译者序
前言
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 燃料分配系统中的能量存储
1.3 周期性存储
1.3.1 长期或季节性储能
1.3.2 每日和每周储能
1.4 负载均衡问题
1.5 减少能源需求波动幅度的方法
1.6 短期瞬变
1.7 可移动设备的储能
1.7.1 便携式电子设备的储能方法
1.7.2 汽车的能量存储和应用
1.8 氢能驱动汽车
1.9 房屋温度调节
1.10 改进照明技术
1.11 本书的结构
参考文献
第2章 基本概念
2.1 引言
2.2 热的机械当量
2.3 热力学第一定律——能量守恒
2.4 焓
2.5 熵
2.5.1 热熵
2.5.2 位形熵
2.6 用于做功的能量
2.7 G、H和S对温度的依赖性
2.8 不可逆和可逆的存储模式
2.9 卡诺循环的限制
2.10 能量品质
参考文献
第3章 热能存储
3.1 引言
3.2 显热
3.3 潜热
3.3.1 无机相变材料
3.3.2 有机相变材料
3.4 准潜热
3.5 热泵
参考文献
第4章 可逆化学反应
4.1 引言
4.2 非全等化学反应类型
4.2.1 插入反应
4.2.2 生成反应
4.2.3 分解反应
4.2.4 置换反应
4.3 相图
4.3.1 吉布斯相律
4.3.2 二元相图
4.3.3 杠杆定律
4.3.4 二元系统中的三相反应
4.3.5 包晶反应相关材料的例子
4.3.6 含有共晶反应的二元系统
4.4 液固反应的热效应
4.5 可逆气相反应的热效应
参考文献
第5章 有机燃料的能量存储
5.1 引言
5.2 生物质能量存储
5.3 动物的能量存储
5.4 硬生物质
5.5 合成液态燃料
5.6 以液态形式存储的气态燃料
5.7 用于燃料的各种材料的能量含量
参考文献
第6章 机械能存储
6.1 引言
6.2 势能存储
6.3 压缩气体储能
6.4 利用重力实现势能的存储
6.5 水力发电
6.6 抽水蓄能
6.7 流水动能的利用
6.8 机械系统的动能
6.8.1 线性动能
6.8.2 旋转动能
6.9 内部结构储能
参考文献
第7章 电磁能量存储
7.1 引言
7.2 电容器的储能
7.2.1 平行板电容器的能量
7.3 电化学电荷存储机理
7.3.1 在电极/电解液界面附近双电层中的静电能存储
7.3.2 固体电极表面的欠电位法拉第二维吸附
7.3.3 法拉第沉积引起电活性物种通过插入反应三维吸附到固体电极材料体相
7.3.4 法拉第反应驱动的重构反应
7.4 能量存储数量的比较
7.5 存储能量品质的重要性
7.6 电容器的暂态行为
7.7 使用拉普拉斯变换对含有电容元件的系统的电化学瞬态行为进行建模
7.7.1 概述
7.7.2 拉普拉斯变换技术的应用
7.7.3 简单的例子
7.8 磁系统中的能量存储
7.8.1 磁场中材料的能量
7.8.2 超导磁系统中的能量存储
7.8.3 超导材料
参考文献
第8章 储氢
8.1 引言
8.2 制氢
8.2.1 蒸汽重整过程
8.2.2 水蒸气与碳反应
8.2.3 电解制氢
8.2.4 热分解水制氢
8.2.5 化学法从水中提取氢气
8.2.6 生产氢气的其他方法
8.3 政府推广氢能利用
8.4 目前的车载储氢替代方法
8.4.1 在高压储罐中存储气态氢
8.4.2 在绝热罐中存储液氢
8.4.3 固体中以质子形式储氢：金属氢化物
8.5 其他储氢的方法
8.5.1 从含有氢阴离子的物质中分解产氢
8.5.2 氨和相关材料作为储氢介质
8.5.3 有机液体中可逆储氢
8.6 安全问题
参考文献
第9章 电化学储能
9.1 引言
9.2 简单的化学和电化学反应
9.3 电化学电池中的主要反应机制类型
9.3.1 生成反应
9.3.2 置换反应
9.3.3 插入反应
9.4 重要的实用参数
9.4.1 工作电压与电能品质的概念
9.4.2 电荷容量
9.4.3 最大理论比容量（MTSE）
9.4.4 电池放电和充电时的电压变化
9.4.5 循环行为
9.4.6 自放电
9.5 一种电化学电池的通用等效电路
9.5.1 阻抗对电池内部离子和原子传输的影响
9.5.2 电解液中电子泄漏的影响
9.5.3 电化学电池中单个物种的迁移数
9.5.4 输出电压与离子和电子的迁移数的关系
9.5.5 电化学电池中自放电引起的焦耳热
9.5.6 如果电池有输出电流会怎样
参考文献
第10章 电化学电池电压和容量的确定方法
10.1 引言
10.2 单物种的热力学性质
10.3 一个简单的案例：锂/碘电池
10.3.1 最大理论比能量的计算
10.3.2 电池电压的温度依赖性
10.4 放电曲线形状与吉布斯相律
10.5 库仑滴定技术
参考文献
第11章 平衡条件或近平衡条件下的二元电极
11.1 引言
11.2 二元系统中相图与电位的关系
11.3 一个真实的例子：锂-锑系统
11.4 相稳定区域
11.5 另一个例子：锂-铋系统
11.6 库仑滴定技术测量其他二元系统
11.7 电位对温度的依赖性
11.8 在氧化物及类似材料中的应用
11.9 埃林厄姆图和差分图
11.10 关于机制和术语的评论
11.11 总结
参考文献
第12章 平衡条件或近平衡条件下的三元电极
12.1 引言
12.2 三元相图和相稳定图
12.3 关于三元系统内子三角形构型的影响的讨论
12.4 举例：氯化钠/氯化镍斑马系统
12.5 第二个例子：锂-铜-氯三元系统
12.5.1 计算系统的电压
12.5.2 锂/氯化铜电池的实验装置
12.6 计算Li/CuCl和Li/CuCl2电池的最大理论比能量
12.7 三元系统中的比容量和容量密度
12.8 另一组例子：含镁的金属氢化物系统
12.9 进一步的三元案例：锂过渡金属氧化物
12.10 由两个二元金属合金所组成的三元系统
12.10.1 一个例子：环境温度下的Li-Cd-Sn系统
12.11 如果有额外的组分会怎么样
12.12 总结
参考文献
第13章 电位
13.1 引言
13.2 术语
13.3 电位的标尺
13.4 金属中的电学、化学和电化学势
13.5 与固体中电子能带模型的关联
13.6 半导体中的电位
13.7 不同材料间的相互作用
13.8 两金属连接
13.9 金属与半导体连接
13.10 选择性平衡
13.11 参比电极
13.12 非水锂系统中的参比电极
13.12.1 单质锂
13.12.2 两相锂合金的使用
13.13 高温下氧化物系统的参比电极
13.13.1 气体电极
13.13.2 多相固体参比电极
13.14 两种电位标度之间的关系
13.15 锂-氢-氧三元系统的电位
13.16 水性电解液锂电池
13.17 电中性物种的意义
13.18 水性电化学系统中的参比电极
13.19 水性系统中不同类型电极在历史上的分类
13.19.1 第一类电极
13.19.2 第二类电极
13.20 吉布斯相律
13.21 吉布斯相律在参比电极中的应用
13.21.1 非水性系统
13.21.2 水性系统
13.22 用于测量水性电解液pH值的系统
13.23 混合导电基质电极
13.24 参比电极的总结评论
13.25 化学反应电位
13.25.1 概述
13.25.2 插入反应材料的电位、组成和化学平衡的关系
13.25.3 其他实例
13.25.4 小结
13.26 电池组分的电位和组成分布
13.26.1 概述
13.26.2 相对能量数量
13.26.3 固体内部的差异是什么
13.26.4 内部和外部量的关系
13.26.5 相内基本通量关系
13.26.6 两个简单的极限案例
13.26.7 三种构型
13.26.8 组分随电位的变化
13.26.9 计算离子导体主导的二元固体MX中相关缺陷的浓度
13.27 缺陷平衡图
13.27.1 组成或活度处于特定范围的近似关系
13.27.2 在固体电解质两端施加电位差的情况下，利用电极阻塞离子的进出
13.27.3 使用外部传感器评价固体的内部特性
13.27.4 另一个实例：混合导体内电子传输受阻
13.27.5 含有混合导体和固体电解质串联的复合电化学电池
13.28 粒子的迁移数
参考文献
第14章 插入反应电极
14.1 引言
14.2 客体物种插入层状结构的实例
14.3 悬浮式支柱层状结构
14.4 固体中插入反应的术语
14.5 插入的客体物种的构型种类
14.6 顺序插入反应
14.7 溶剂物种的共插入
14.8 插入具有平行线性隧道的材料中
14.9 插入和抽出反应引发宿主结构的改变
14.9.1 晶态向非晶态转变
14.9.2 产物对电位的依赖性
14.9.3 可移动物种首次抽出过程引发的结构变化
14.10 插入反应电极电位随组成的变化
14.10.1 概述
14.10.2 简单金属固溶体中电位随组成的变化
14.10.3 客体离子的构型熵
14.10.4 金属固溶体中电子化学势的浓度依赖性
14.10.5 金属固溶体中两种组分对电位的影响
14.10.6 在涉及两相重构反应的插入反应情况下，电位的组成依赖性
14.11 本章最后的评论
参考文献
第15章 偏离完全平衡条件下的电极反应
15.1 引言
15.2 稳态和亚稳态平衡
15.3 选择性平衡
15.4 非晶态和晶态结构的形成
15.5 偏离平衡的动力学原因
第16章 一次电池、不可充电电池
16.1 引言
16.2 常见的Zn/MnO2碱性电池
16.2.1 概述
16.2.2 H-Zn-O系统的热力学关系
16.2.3 锌电极的问题
16.2.4 开路电位
16.2.5 放电过程中的电位变化
16.3 室温Li/FeS2电池
16.4 用于心脏起搏器的Li/I2电池
16.5 用于除颤器的锂/银钒氧化物电池
16.6 锌/空气电池
16.7 Li/CFx电池
16.8 贮备电池
16.8.1 概述
16.8.2 Li/SO2系统
16.8.3 Li/SOCl2系统
16.8.4 Li/FeS2高温电池
参考文献
第17章 铅酸电池
17.1 引言
17.2 铅酸系统的基本化学原理
17.2.1 MTSE的计算
17.2.2 电池电压随荷电状态而变化
17.3 单个电极的电位
17.4 电极与电化学反应机理的联系
17.5 电极的构造
17.5.1 电极材料体积变化和脱落
17.6 用于电极栅格的合金
17.7 可替代栅格的材料和设计
17.8 密封铅酸电池的发展
17.9 其他设计
17.9.1 其他改进策略
17.10 PbO2中氢的快速扩散
参考文献
第18章 其他可充电水性系统的负极
18.1 引言
18.2 镉电极
18.2.1 概述
18.2.2 H-Cd-O系统的热力学关系
18.2.3 镉电极的工作机制
18.3 金属氢化物电极
18.3.1 概述
18.3.2 金属氢化物电池的商业化发展
18.3.3 目前正在使用的氢化物材料
18.3.4 压力与组成的关系
18.3.5 温度的影响
18.3.6 AB2型合金
18.3.7 两种结构类型的比较
18.3.8 其他尚未在商业电池中使用的合金
18.3.9 氢化物颗粒的微胶囊化
18.3.10 其他粘合剂
18.3.11 固体电解质在氢化物电池负极的应用
18.3.12 不同金属氢化物的最大理论容量
参考文献
第19章 其他水性系统电池的正极
19.1 引言
19.2 水性系统中的二氧化锰电极
19.2.1 概述
19.2.2 开路电位
19.2.3 放电过程中的电位变化
19.3 镍电极
19.3.1 概述
19.3.2 Ni(OH)2和NiOOH相的结构
19.3.3 工作机制
19.3.4 电化学特性与结构特征的关系
19.3.5 自放电
19.3.6 过充
19.3.7 热力学相关信息
19.4 镍电极记忆效应的原因
19.4.1 概述
19.4.2 镍电极的工作机制
19.4.3 过充电现象
参考文献
第20章 锂系统的负极
20.1 引言
20.2 单质锂电极
20.2.1 在不希望的位置沉积
20.2.2 形变
20.2.3 枝晶
20.2.4 丝状生长
20.2.5 热失控
20.3 单质锂的替代材料
20.4 锂-碳合金
20.4.1 概述
20.4.2 锂饱和的石墨的理想结构
20.4.3 石墨结构的变化
20.4.4 嵌锂石墨的结构特性
20.4.5 锂在石墨中的电化学行为
20.4.6 锂在非晶碳中的电化学行为
20.4.7 含氢碳材料的储锂性能
20.5 金属锂合金
20.5.1 概述
20.5.2 平衡状态下二元锂合金的热力学性质
20.5.3 室温下的实验
20.5.4 液态二元合金
20.5.5 混合导体基质电极
20.5.6 爆裂现象
20.5.7 电极微结构/纳米结构的改进
20.5.8 室温下非晶态产物的形成
20.6 对水性电解液系统中的金属锂的保护
20.6.1 概述
参考文献
第21章 锂系统的正极
21.1 引言
21.2 电极的插入反应（非重构反应）
21.2.1 多种间隙位点或氧化还原物种
21.3 放电状态下电池的组装
21.4 锂系统的固态正极
21.4.1 概述
21.4.2 晶体环境对电位的影响
21.4.3 氧阴离子位于面心立方阵列结构的氧化物
21.4.4 材料内部氧离子呈六方紧密堆积阵列
21.4.5 含氟离子的材料
21.4.6 混合离子电池
21.4.7 电极的非晶化
21.4.8 氧析出问题
21.4.9 本节最后的评论
21.5 正极材料中的氢和水
21.5.1 概述
21.5.2 离子交换机制
21.5.3 离子添加的简单方法
21.5.4 Li-H-O系统的热力学
21.5.5 含锂相稳定存在于水中的实例
21.5.6 具有高于水稳定窗口电位的材料
21.5.7 从大气水蒸气中吸附质子
21.5.8 从水溶液中提取锂
参考文献
第22章 中大型的储能应用
22.1 引言
22.2 电力负荷平衡、峰值调节与瞬变应对
22.3 太阳能和风能的存储
22.4 近期在大型储能方面有应用价值的进展
22.4.1 混合铅酸电池：大型能量存储的新选择
22.5 使用开放骨架晶体结构电极的电池
22.5.1 概述
22.5.2 过渡金属氧化物青铜结构中的客体离子插入
22.5.3 与ReO3相关的立方结构材料
22.5.4 具有晶体学通道的氧化锰水性电池
22.6 六氰基金属酸盐电极材料
22.6.1 概述
22.6.2 普鲁士蓝的晶体结构解析
22.6.3 普鲁士蓝的电化学行为
22.6.4 可占据普鲁士蓝结构A位点的多种阳离子
22.6.5 普鲁士蓝电极在电池中的应用
22.6.6 多价普鲁士蓝电极在水性系统中的应用研究
22.6.7 普鲁士蓝电极水性电解质电池的商业化进程
22.6.8 普鲁士蓝电极在有机电解质中的探索
22.7 新型复合负极
22.8 拓展水性电解质稳定范围的一种替代方法
22.9 使用液态电极的电池
22.10 钠/硫电池
22.11 液流电池
22.11.1 概述
22.11.2 全钒系统的氧化还原反应
22.11.3 液流电池的新型化学反应
22.12 全液态电池
参考文献
第23章 车辆驱动储能
23.1 引言
23.2 斑马电池
23.3 混合动力系统策略概要
参考文献
第24章 未来展望
24.1 引言
24.2 新兴技术方向
24.3 新兴研究方向的案例
24.3.1 有机塑料晶体材料
24.3.2 锂电池用有机电极材料
24.3.3 新材料制备与电池制造方法
24.3.4 具有物理移动电极结构的电池
24.3.5 关于一些替代电解质的研究
24.3.6 一些新型高功率、长循环寿命电池的介绍
24.4 写在最后的话
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