1绪论

1.1概述

1.2燃料分配系统中的储能技术

1.3储能技术的周期性

1.3.1长期储能技术

1.3.2短期储能技术

1.4负载平衡问题

1.5削峰填谷技术

1.6短期瞬变

1.7可移动设备的储能

1.7.1电子设备的储能

1.7.2汽车的储能

1.8氢动力汽车

1.9建筑温控技术

1.10先进照明技术

1.11本书架构

参考文献

2基本概念

2.1概述

2.2热功当量

2.3热力学第一定律——能量守恒定律

2.4焓

2.5熵

2.5.1热熵

2.5.2构型熵

2.6功

2.7温度对G，H和S的影响

2.8不可逆和可逆的储能模式

2.9卡诺极限

2.10电能质量

参考文献

3热能

3.1概述

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

4可逆化学反应

4.1概述

4.2非相合反应的类型

4.2.1插入反应

4.2.2化合反应

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杠杆定则

4.3.4二元系中三相反应

4.3.5包晶反应

4.3.6共晶反应

4.4固液反应的热效应

4.5可逆气相反应的热效应

参考文献

5有机燃料储能

5.1概述

5.2生物质能

5.3动物中的生物质能

5.4固体生物质能

5.5合成液体燃料

5.6液化气体燃料

5.7燃料能量含量

参考文献

6机械能

6.1概述

6.2势能

6.3压缩气体的势能

6.4重力势能

6.5水力发电

6.6抽水蓄能

6.7水流动能

6.8动能

6.8.1平动动能

6.8.2转动动能

6.9内部结构中的储能

参考文献

7电磁能

7.1概述

7.2电容器的储能

7.2.1平行板电容器的储能

7.3电荷存储机理

7.3.1双电层静电储能

7.3.2固体电极表面的二维吸附

7.3.3三维吸附

7.3.4重构反应

7.4相对储能

7.5储能品位的重要性

7.6电容器的瞬态行为

7.7含电容的机电系统暂态模型

7.7.1概述

7.7.2拉普拉斯变换

7.7.3实例

7.8磁场储能

7.8.1物质在磁场中的能量

7.8.2超导磁系统中的储能

7.8.3超导材料

参考文献

8氢能

8.1概述

8.2氢气的生产

8.2.1水蒸气转化法

8.2.2水蒸气与碳的反应

8.2.3电解水法

8.2.4热解水法

8.2.5水制氢气其他化学法

8.2.6其他方法

8.3政府对氢能的推广

8.4氢气的储存方法

8.4.1高压罐存储气态氢

8.4.2绝缘罐存储液态氢

8.4.3金属固态储氢

8.5其他储氢方法

8.5.1含氢负离子的材料

8.5.2储氢媒介和相关材料

8.5.3可逆有机液体储氢

8.6储氢的安全性

参考文献

9电化学能

9.1概述

9.2简单的电化学反应

9.3电化学电池反应的主要类型

9.3.1化合反应

9.3.2位移反应

9.3.3插入反应

9.4重要的实验参数

9.4.1操作电压和能量品位

9.4.2电荷容量

9.4.3最大理论比能量

9.4.4充放电过程的电压变化

9.4.5循环过程

9.4.6自放电

9.5电化学电池的一般等效电路

9.5.1阻抗对晶胞中离子和原子迁移的影响

9.5.2电解质中电子泄露的影响

9.5.3粒子的迁移数

9.5.4输出电压、离子价态与电子迁移数的关系

9.5.5自放电的焦耳热

9.5.6电流来自电池的假想

参考文献

10电化学电池的电压与容量规律

10.1概述

10.2不同电化学电池热力学属性

10.3实例：锂-碘电池

10.3.1最大理论能量的计算

10.3.2温度对电池电压的影响

10.4放电曲线与吉布斯相律

10.5库仑滴定法

参考文献

11均衡与近似均衡下的双电极系统

11.1概述

11.2二元系中相图与电动势的关系

11.3实例：锂-锑系统

11.4稳定相域

11.5实例：锂-铋系统

11.6其他二元系中的库仑滴定法

11.7温度对电位的影响

11.8氧化物及类似材料的应用

11.9埃林厄姆相图与其他相图

11.10液态二元系

11.11机理和术语的进一步说明

11.12小结

参考文献

12均衡与近似均衡下的三电极系统

12.1概述

12.2三相图与相稳定性图

12.3三元系中子三角结构

12.4实例：钠-镍-氯化物构成的三元系

12.5实例：锂-铜-氯化物构成的三元系

12.5.1电压计算

12.5.2实验设计：氯化铜电池

12.6 Li-CuCl电池与Li-CuC12电池最大理论比能

12.7比容量与容量密度

12.8含镁金属氢化物系统

12.9实例：锂-过渡金属氧化物

12.10两种二元合金构成的三元系

12.10.1实例：常温下Li-Cd-Sn构成的三元系

12.11附加成分的影响

12.12小结

参考文献

13电极的插入反应

13.1概述

13.2层结构中附加元素注入的实例

13.3浮式柱状层结构

13.4固体中附加元素注入的术语

13.5元素注入的不同配置方式

13.6顺序插入反应

13.7不同溶剂的联合注入

13.8平行线性隧道注入

13.9主体结构的改变

13.9.1晶体到非晶体

13.9.2电动势对产物的影响

13.9.3可移动元素的初步提取

13.10电极成分的改变

13.10.1概述

13.10.2单一金属固溶体成分的改变

13.10.3客体离子的构型熵

13.10.4金属固溶体中浓度对电子化学势的影响

13.10.5金属固溶体中两种相关成分对电势的影响

13.10.6金属固溶体中组分对两相重组反应电势对的影响

13.11小结

参考文献

14偏离完全平衡的电极反应

14.1概述

14.2稳态和亚稳态平衡

14.3选择性平衡

14.4非晶体结构与晶体结构的形成

14.5偏离平衡的动力学原因

15铅酸电池

15.1概述

15.2铅酸系统的化学原理

15.2.1 MTSE的计算

15.2.2充电状态对电池电压的影响

15.3单个电极电势

15.4电极与电化学反应机制的联系

15.5电极结构

15.5.1体积的变化和脱落

15.6合金材料在电极网络的应用

15.7网络材料的选择与设计

15.8密封铅酸电池的发展

15.9其他设计

15.9.1其他改进

15.10 PbO2中氢的迅速扩散

参考文献

16水性体系中的负电极

16.1概述

16.2水性体系中的锌电极

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

16.3镉电极

16.3.1概述

16.3.2 H-Cd-O系统的热力学关系

16.3.3镉电极的运行机制

16.4金属氢化物电极

16.4.1概述

16.4.2金属氢化物电池的商业化发展

16.4.3氢化物材料

16.4.4歧化和激活

16.4.5压力-成分的关系

16.4.6温度的影响

16.4.7 AB2合金

16.4.8两种结构比较

16.4.9尚未商业化的电池合金

16.4.10氢化物粒子微型胶囊包装

16.4.11其他黏合剂

16.4.12用于负电极的固体电解质种类

16.4.13不同金属氢化物的最大理论容量

参考文献

17水性体系中的正电极

17.1概述

17.2水性体系中的二氧化锰电极

17.2.1概述

17.2.2开路电动势

17.2.3放电过程电动势的变化

17.3镍电极

17.3.1概述

17.3.2 Ni（OH）2和NiOOH电极的结构特征

17.3.3运行机制

17.3.4电化学特性和结构之间的关系

17.3.5自放电

17.3.6过度充电

17.3.7热力学相关知识

17.4镍电极记忆的效应

17.4.1概述

17.4.2镍电极的工作特性

17.4.3过度充电现象

17.4.4小结

参考文献

18锂电池的负电极

18.1概述

18.2锂电极

18.2.1非正常位置沉积

18.2.2形状改变

18.2.3树突

18.2.4单纤维式增长

18.2.5热耗散

18.3金属锂的其他用途

18.4锂-碳合金

18.4.1概述

18.4.2石墨中掺杂金属锂的理想模型

18.4.3石墨结构的变化

18.4.4锂掺入石墨的结构变化

18.4.5石墨中锂的电化学行为

18.4.6无定形碳中锂的电化学行为

18.4.7含锂的碳氢化合物

18.5锂合金

18.5.1概述

18.5.2二元锂合金的热力学平衡特性

18.5.3室温实验

18.5.4二元液态合金

18.5.5混合导体的矩形电极

18.5.6爆裂作用

18.5.7微米和纳米结构电极

18.5.8室温下非晶形产物的形成

参考文献

19锂电池的正电极

19.1概述

19.2电极的插入反应（非重构反应）

19.2.1多于一种间隙位置或氧化还原物质的反应

19.3放电结束后的电池组成

19.4锂电池的固态正电极

19.4.1概述

19.4.2晶体环境对电势的影响

19.4.3氧负离子位于立方阵列面心的氧化物材料

19.4.4氧离子位于紧凑六角形阵列的氧化物材料

19.4.5含氟离子的材料

19.4.6混合离子电池

19.4.7无定型化

19.4.8氧释放的问题

19.4.9小结

19.5正电极材料中的氢和水

19.5.1概述

19.5.2离子交换

19.5.3简单的添加方法

19.5.4锂-氢-氧构成的热力学系统

19.5.5锂电极稳定存在于水中的实例

19.5.6比水有更高稳定性的材料

19.5.7大气中水蒸气对质子的吸附

19.5.8水性体系中锂的提取

参考文献

20不可充电电池

20.1概述

20.2常见的Zn-MnO2碱性电池

20.3室温下的Li-FeS2电池

20.4心脏起搏器中的Li-I2电池

20.5震动发生器中的锂-银-钒-氧化物电池

20.6锌-空气电池

20.7 Li-CFx电池

20.8备用电池

20.8.1概述

20.8.2 Li-SO2电池

20.8.3 Li-SOCl2电池

20.8.4 Li-FeS2高温电池

参考文献

21大中型规模的储能技术

21.1概述

21.2削峰填谷及瞬态问题

21.3太阳能和风能的存储

21.4专用储能技术

21.4.1用于大规模储能的铅酸电池

21.4.2钠硫电池

21.4.3液流电池

21.4.4纯液体电池

21.5用于交通工具中的储能技术

21.5.1概述

21.5.2 ZEBRA电池

21.5.3混合储能策略

参考文献

22展望

22.1概述

22.2近期发现的大型天然气田

22.3新兴技术的发展方向

22.4新兴的研究方向

22.4.1有机“塑料晶体”材料

22.4.2用于锂电池的有机电极材料

22.4.3新材料的制备和电池制造技术

22.4.4其他电解质

22.5结论

参考文献

索引