Advances in Electrochemical Science and Engineering (Advances in Electrochemical Sciences and Engine

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☆☆☆☆☆
出版者:Wiley-VCH
作者:Lipkowski, Jacek 编
出品人:
页数:427
译者:
出版时间:2006-10-27
价格:USD 225.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9783527313174
丛书系列:
图书标签:
  • 电化学
  • 材料科学
  • 工程学
  • 能源
  • 传感器
  • 腐蚀
  • 电解
  • 电催化
  • 纳米材料
  • 储能
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具体描述

This ninth volume in the series concentrates on in situ spectroscopic methods and combines a balanced mixture of theory and applications, making it highly readable for chemists and physicists, as well as for materials scientists and engineers. As with the previous volumes, all the chapters continue the high standards of this series, containing numerous references to further reading and the original literature, for easy access to this new field. The editors have succeeded in selecting highly topical areas of research and in presenting authors who are leaders in their fields, covering such diverse topics as diffraction studies of the electrode-solution interface, thin organic films at electrode surfaces, linear and non-linear spectroscopy as well as sum frequency generation studies of the electrified solid-solution interface, plus quantitative SNIFTIRS and PM-IRRAS. Special attention is paid to recent advances and developments, which are critically and thoroughly discussed. The result is a compelling set of reviews, serving equally well as an excellent and up-to-date source of information for experienced researchers in the field, as well as as an introduction for newcomers.

聚焦材料科学前沿:现代电池技术与能源存储系统 图书简介 本书旨在深入探讨当前驱动能源革命的先进材料科学与工程领域,特别是聚焦于新一代电池技术、超级电容器以及其他高能效储能系统的设计、制造与性能优化。本书内容涵盖了从基础的电化学原理到前沿的固态电解质、新型电极材料的开发,以及实际应用中的系统集成挑战。它不仅仅是一本理论教科书,更是一份面向科研人员、工程师和技术决策者的实践指南,旨在桥接实验室发现与工业化应用之间的鸿沟。 第一部分:储能技术的基础与范式转变 本部分首先为读者奠定坚实的理论基础,阐述了电化学储能系统的核心原理,并着重分析了当前主流技术(如锂离子电池)面临的局限性,从而引出对下一代技术的迫切需求。 第一章:电化学储能的基石 详细回顾了法拉第定律、能斯特方程在电池系统中的应用。深入分析了电荷转移动力学、物质传输限制(如锂离子在电解液和电极材料中的扩散)对电池倍率性能和循环寿命的关键影响。重点探讨了不同电池体系(如锌离子、钠离子、镁离子体系)的电化学势窗口与理论能量密度对比。 第二章:传统锂离子电池的瓶颈与演进 深入剖析了现有商业化锂离子电池(LFP、NMC等)在能量密度、安全性和寿命方面的内在矛盾。讨论了SEI(固体电解质界面)的形成机制、不稳定性及其对电池衰退的累积效应。分析了高电压正极材料(如富锂锰基材料)在脱嵌锂过程中结构坍塌和氧析出的挑战。 第三章:面向高能效的电极材料革新 本章集中讨论了硅基负极、锂金属负极的开发进展。对于硅负极,详细分析了其巨大的体积膨胀问题,并介绍了通过纳米结构设计(如多孔硅、硅碳复合结构)来缓解机械应力的方法。对于锂金属,则着重讨论了枝晶生长机理的电化学控制,以及如何利用涂层技术或三维集流体来抑制锂枝晶的形成,以确保高安全性和长循环寿命。 第二部分:下一代电解质与界面工程 电解质是决定电池性能、安全性和工作温度范围的核心要素。本部分将焦点转向电解质的创新,特别是固态电池和半固态电池的研发前沿。 第四章:全固态电池的机遇与挑战 详细介绍了不同类型的固态电解质(SSEs):无机氧化物、硫化物和聚合物电解质的合成方法、离子电导率和界面接触特性。重点分析了固-固界面的高阻抗问题,讨论了利用高压压实、原位形成缓冲层或使用界面修饰剂来改善固态电池中正负极界面的接触质量。 第五章:离子导电性的热力学与动力学 从晶体结构和缺陷化学的角度,深入解析了氧化物(如LLZO、LAGP)和硫化物(如LGPS、argyrodites)固态电解质中的离子迁移机制。探讨了如何通过元素掺杂来优化晶格结构,提高室温下的锂离子迁移率,并评估了它们对空气和湿气的敏感性。 第六章:液态电解质的深度优化 即使在向固态转型的过程中,高性能液态电解质依然重要。本章讨论了新型阻燃添加剂、高熵电解液以及离子液体在宽温域应用中的潜力。分析了溶剂化结构的变化如何影响锂离子的迁移数和氧化稳定性,从而提高电池在4.5V以上电压下的运行安全性。 第三部分:系统集成、制造工艺与寿命预测 成功的储能系统不仅仅依赖于单体电池的优异性能,更依赖于高效的制造工艺、精密的系统管理和准确的寿命预测模型。 第七章:先进制造技术对性能的影响 本章侧重于生产环节的工程化问题。详细介绍了干法电极涂覆技术在降低成本和能耗方面的优势及其在提高电极密度上的挑战。探讨了卷绕/叠片工艺对电池内应力和结构均匀性的影响。对于固态电池,分析了薄膜制备技术(如溅射、烧结)在保证界面致密性方面的关键作用。 第八章:热管理系统与电池安全工程 电池安全是系统集成的核心。本章分析了热失控(Thermal Runaway)的传播机制,包括热累积、气体释放和连锁反应。对比了气冷、液冷(直接接触式与间接接触式)以及相变材料(PCM)在不同规模储能系统中的热管理效率。讨论了基于早期状态监测的故障预测与主动干预策略。 第九章:基于电化学阻抗谱(EIS)的电池健康诊断 介绍了EIS在电池状态评估中的强大应用。读者将学习如何通过阻抗谱的解析,区分SEI老化、活性材料相变、电极极化以及接触电阻的增加。构建了基于EIS和机器学习的电池健康状态(SOH)和剩余寿命(RUL)的实时预测模型,并讨论了如何将其整合到电池管理系统(BMS)中。 第四部分:超越锂:新兴和未来储能方案 为了实现能源系统的多样化和可持续发展,本部分将目光投向了更具潜力的替代性电化学储能技术。 第十章:钠离子与多价离子电池 钠离子电池因其资源丰富性而受到高度关注。本章对比了不同钠离子正极(如普鲁士蓝类似物、层状氧化物)和负极(硬碳、合金)的性能特征。同时,探讨了锌离子、镁离子、钙离子等多价离子电池的电化学潜力,特别是它们在实现高电压操作和高容量储存方面的固有挑战,如界面副反应的控制。 第十一章:燃料电池与金属-空气电池的协同作用 虽然技术路线不同,但燃料电池(特别是质子交换膜燃料电池PEMFC)与储能系统在电力电子接口上存在共通性。本章分析了高效催化剂载体材料的设计,以提高氧还原反应(ORR)的效率。此外,深入探讨了金属-空气电池(如锂-空气、锌-空气)的充放电机制,特别是液态电解质中多相反应的控制难题。 第十二章:超级电容器与混合储能系统 超级电容器(EDLCs和赝电容)以其高功率密度和超长循环寿命而互补于电池。本章详细介绍了电极材料(如活性炭、石墨烯、导电聚合物)的孔隙结构对电荷存储机制的影响。最后,讨论了如何设计混合储能系统(HEMS),通过优化功率流分配,实现系统既能提供高能量密度,又能应对高功率脉冲的需求,以适应电网调频和电动汽车的瞬时加速场景。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的“新颖性”也值得商榷。虽然书名冠以“Advances”之名,但其中大部分内容似乎只是对已有一些年头的经典理论进行了细致的重新阐述,或者将已经被广泛讨论的概念进行了解构和重组。我花了好大力气去寻找那些真正让人眼前一亮的、能改变我们对某一领域看法的全新发现或革命性的技术突破,结果发现它们往往只是一笔带过,或者被淹没在冗长的背景介绍之中。举个例子,在讨论新兴的钠离子电池技术时,书中对目前面临的体积能量密度和循环稳定性挑战的描述,与我半年前在普通行业报告中读到的内容并无本质区别。真正具有前瞻性的、关于下一代储能技术(比如固态氧化物电池或电化学CO2还原)的深入探讨,内容浅尝辄止,缺乏深度和数据支撑。这让我不禁怀疑,这本书的出版时机是否过于滞后,以至于它所宣称的“进展”,在出版之时就已经成为了行业内的“常识”?对于期望站在科技最前沿的读者而言,这本书提供的价值非常有限,更像是一本内容略显过时的“进阶回顾录”。

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这本书的语言风格,怎么说呢,是一种非常典型的学术腔调,冷峻、刻板,完全没有试图去“教育”或“吸引”读者的意愿。全书充斥着大量的被动语态和复杂的从句结构,使得句子往往需要反复阅读才能理解其核心含义。很多关键概念的引入,都没有给予足够的铺垫和背景知识的介绍,仿佛读者从一开始就应该对所有前置的知识点了如指掌。我常常需要在阅读某一页时,停下来去查阅其他教材或网络资源,以弄清楚作者突然冒出来的某个缩写或术语的全称及其意义。这种高强度的认知负荷,极大地削弱了阅读的流畅性和乐趣。如果说学术著作允许一定的艰深,那么这本书则将艰深做到了极致,甚至在可以清晰表达的地方也选择了晦涩难懂的表达方式。我希望,一位优秀的作者,在传播前沿知识的同时,也能承担起“桥梁建造者”的责任,将复杂的知识体系以易于理解的方式传递给更广泛的研究群体,而这本书显然在这方面做得非常不到位,它更像是一道高高的学术壁垒,而不是一座开放的知识殿堂。

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这本书,天啊,我简直不敢相信自己竟然买了这么一本“巨著”!我当初是抱着对电化学的无限热情,想深入了解前沿进展的,结果呢?拿到手才发现,它更像是一本老旧的、充满着晦涩术语的教科书的精装升级版,而不是什么“尖端进展”。首先,排版就让人头疼,密密麻麻的小字,中间还夹杂着一些看着像是上世纪八十年代科研论文里抠出来的插图,模糊不清,毫无美感可言。我试图去理解那些关于离子迁移率和界面双电层结构的长篇大论,但作者的叙述方式实在太过平铺直叙,缺乏生动的案例和直观的解释。读起来感觉就像是在啃一块干燥的硬面包,每一口都需要极大的毅力和耐心去咀嚼那些复杂的数学公式和理论推导。我本来期望能看到一些关于柔性电池、生物电化学传感器或者超级电容器在实际应用中遇到的突破性难题是如何被解决的鲜活故事,结果呢,全是公式,公式,还是公式。翻阅了前几章后,我几乎可以断定,这本书更适合那些已经对电化学有深厚基础,并且热衷于理论深挖的博士生或资深研究人员。对于我这种希望通过阅读来快速建立对新兴领域宏观认知的普通学习者来说,这本书简直是一场灾难。它没有提供任何关于“如何做”的实用指导,更像是一份详尽但冰冷的理论蓝图,让人望而却步。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的结构和内容组织感到非常困惑,它似乎没有一条清晰的主线来引导读者。不同章节之间的过渡显得生硬且缺乏逻辑上的连贯性。例如,前一章还在深入探讨锂离子电池的固态电解质界面(SEI)的形成机制,下一章突然跳跃到了电化学沉积的动力学控制,两者之间的联系需要读者自己去强行建立,这极大地消耗了我的阅读精力。我感觉作者更像是在将自己近十年来的所有研究笔记和阅读摘要一股脑地倾倒出来,期望读者能自行整理出其中的脉络。更令人抓狂的是,书中引用的参考文献质量参差不齐,有些是顶尖期刊的里程碑式论文,但也有不少是早期、甚至已经被修正或推翻的观点,却没有明确指出其局限性。这使得初学者在吸收知识时,很容易被误导,分不清哪些是当前公认的“金标准”,哪些是需要批判性看待的“历史遗留问题”。总而言之,这本书与其说是一本系统性的“进展”总结,不如说是一本高度个人化的、缺乏编辑梳理的“研究回顾集”,阅读体验极其破碎和不友好。

评分☆☆☆☆☆

说实话,这本书的定价让我对它抱有了过高的期望,我期待它能像一个经验丰富的大师在耳边娓娓道来最新的研究动态和行业趋势。然而,阅读体验就像是独自一人走进了资料室,面对着一墙的书籍,每一本都写满了专业人士之间的“行话”,而你只能站在外围,努力分辨哪些词汇是关键,哪些是冗余的铺垫。我尤其失望的是它对实际工程应用的描述,简直少得可怜。当提到燃料电池或电解槽时,它往往在介绍完基本原理后就戛然而止,留下的空白需要读者自己去脑补无数的现实世界的限制、材料选择的权衡以及工艺流程的优化。我尝试寻找一些关于新材料合成的详细步骤,或者特定电化学反应器设计的优化思路,但这些内容寥寥无几,即使有,也描述得极其笼统和概括,缺乏足够的实验数据支撑和对比分析。这种“只谈理论,不沾实际”的写作风格,让这本书的价值大打折扣。对于我这种需要将理论知识转化为实际操作能力的人来说,这本书就像是一个华丽的空壳,外表光鲜亮丽,内核却缺乏支撑实际操作的骨架。我甚至怀疑,作者是否真的深入参与了近几年的实际工程项目,还是仅仅停留在理论文献的梳理阶段。

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