Solid-state Ionics - 2008 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Palacin, M. R.; Traversa, E.; Armstrong, T.

出品人:

页数:171

译者:

出版时间:2009-4

价格:$ 135.60

装帧:

isbn号码:9781605110981

丛书系列:

图书标签:

Solid-state ionics
Electrochemistry
Materials science
Ceramics
Batteries
Fuel cells
Sensors
Ionic conductivity
Crystal structure
Defect chemistry

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具体描述

This book focuses on research related to ionic conducting (e.g., protons, oxygen ions) materials and devices. Contributions range from fundamental materials R&D, to characterization, to materials for batteries, sensors, membranes, supercapacitors and fuel cells. Special emphasis is given to miniaturized solid-oxide fuel cells (micro-SOFCs), from fundamental materials studies which are still very much needed for this application, to the development of devices. Innovative concepts for energy storage are also discussed.

固态电池与电化学界面研究前沿（2023年修订版）简介本书全面深入地探讨了当前固态电化学领域最活跃、最具挑战性的前沿课题，重点聚焦于新一代固态电池、燃料电池以及离子导电材料的设计、合成与性能优化。不同于传统的液态电解质体系，本书将研究的重心置于固-固、固-液界面在电化学反应过程中的物理化学行为、微观结构演变以及电荷/离子传输机制的精准调控上。本书内容紧密结合近年来材料科学、物理化学和电化学工程领域的重大突破，旨在为从事高能量密度储能系统、高效率能源转换器件的科研人员和工程师提供一个系统化、前瞻性的知识框架和实验指导。全书共分为五大部分，共计二十章，涵盖了从基础理论到尖端应用的完整链条。 --- 第一部分：固态电解质体系的微观结构与本征输运 (Fundamentals of Solid Electrolytes) 本部分奠定了理解固态离子学的基础，着重分析了不同类别固态电解质材料的原子结构、晶格缺陷以及离子迁移路径。第一章：离子晶体与非晶态玻璃中的离子动力学详细阐述了从完美的离子晶体结构到具有高无序性的玻璃态结构中，离子如何通过晶格缺陷（如维肯特空位、间隙离子）进行跳跃式或扩散式的传输。引入了基于密度泛函理论（DFT）和分子动力学（MD）模拟预测离子活化能和迁移率的现代方法。重点比较了体相（Bulk）导电性和晶界（Grain Boundary）导电性对整体离子电导率的贡献差异。第二章：超离子导体与晶界工程深入探讨了如硫化物、氧化物和聚合物电解质中实现超高离子导电性的关键因素。特别关注了氧化物体系中$ ext{Li}_7 ext{La}_3 ext{Zr}_2 ext{O}_{12}$ (LLZO) 等材料的结构稳定性和抗水解性。在晶界工程方面，分析了通过掺杂、表面改性或控制晶粒尺寸，如何有效降低晶界处的能垒，实现全固态电池（ASSB）在室温下的高效运行。第三章：界面物理化学与应力演化界面是固态器件性能的瓶颈所在。本章集中讨论了固-固界面处的能带匹配、电荷转移以及由此引发的局部相变和应力集中问题。探讨了在充放电循环过程中，由于体积变化和界面阻抗增加导致的机械应力累积，以及如何通过引入缓冲层（Buffer Layers）来缓解界面失配。 --- 第二部分：固态电池关键组件与界面阻抗解析 (Solid-State Battery Components and Impedance Analysis) 本部分聚焦于固态电池的具体器件构建，特别是围绕固态电解质与电极材料的集成挑战。第四章：高性能固态正极材料的界面兼容性分析了富锂锰基、高镍三元以及磷酸铁锂等正极材料在与固态电解质接触时的反应动力学。重点研究了高电压（>4.5V）工作条件下，氧化物正极表面与固态电解质之间可能发生的氧化还原反应、产物析出及其对界面阻抗的影响机制。引入了原位（In-situ）光谱技术追踪界面反应物种的生成。第五章：金属锂负极的固态电解质界面（SEI/SELI）调控金属锂（Li-metal）作为终极负极，其在固态环境下的均匀沉积与剥离是实现高能量密度的关键。本章详细分析了在接触不同固态电解质时，锂枝晶（Dendrite）生长模式的差异。阐述了如何通过构建致密的、具有高锂离子迁移数的固体电解质界面层（SELI）来抑制枝晶穿透，并讨论了通过高压预锂化和表面涂层技术实现稳定循环的策略。第六章：电化学阻抗谱（EIS）的深度解析作为诊断固态器件性能的关键工具，本章对EIS数据解释进行了深入的教学。将固态电池的阻抗模型分解为体相、晶界、电极/电解质界面等多重弛豫过程。指导读者如何通过拟合不同频率范围内的半圆弧，准确量化并区分导致容量衰减的各种阻抗因素。 --- 第三部分：新型固态电解质的创新设计 (Innovative Solid Electrolyte Architectures) 本部分深入探讨了当前研究中最热门的几类固态电解质材料的最新进展及其工程化挑战。第七章：硫化物基电解质的合成与界面稳定化聚焦于$ ext{Li}_{10} ext{GeP}_2 ext{S}_{12}$ (LGPS) 类超快离子导体的制备工艺（如高能球磨和热压）。重点讨论了硫化物电解质对空气和湿气的敏感性，以及如何通过原位封装、惰性气氛处理和纳米复合技术提高其长期操作稳定性。同时，分析了硫化物界面与金属锂反应生成低导电性硫化锂（$ ext{Li}_2 ext{S}$）的机制。第八章：聚合物与凝胶电解质的跨界融合超越传统的氧化物和硫化物，本章研究了基于聚醚、聚丙烯酸酯等高分子基体与无机填料（如$ ext{LiTFSI}$盐）复合而成的固态电解质。探讨了通过交联网络结构、引入“摇椅式”离子载体等方法，在保持高柔性的同时，将离子电导率提升至与无机体系相当的水平。第九章：骨架导电体与拓扑绝缘体的应用潜力介绍了一些具有独特三维（3D）导电网络的材料，例如NASICON型结构和某些有机-无机杂化材料。分析了其结构中通道的各向异性，以及如何利用这些材料实现离子传输的路径工程化，为实现超快充放电特性提供新的材料学思路。 --- 第四部分：能源转换器件中的固态离子学 (Solid-Ionics in Energy Conversion Devices) 本部分将固态离子学原理扩展到燃料电池、电化学传感器和离子电容器等领域。第十章：高温和低温质子传导膜（PEM/SOFC）深入分析了高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFC）中聚合物膜的质子跳跃机制，以及固体氧化物燃料电池（SOFC）中氧化物电解质（如掺杂氧化铈、氧化钇稳定氧化锆YSZ）的氧离子传输机理。关注界面极化现象在高温下的影响。第十一章：固态电解质在电化学储能中的角色拓展探讨了固态电解质在钠离子、钾离子甚至钙离子等后锂离子电池体系中的应用。分析了不同阳离子的尺寸和配位环境如何影响电解质的结构稳定性和传输特性。此外，也涵盖了固态电解质在超级电容器（Ionic Capacitors）中作为高稳定性电荷载流体的应用潜力。第十二章：电化学传感器与离子泵的界面效应在化学传感领域，固态电解质（特别是氧化锆和氧化钇膜）作为敏感层，用于检测气体（如氧气、二氧化碳）的电位响应。本章分析了气体分子在固-固界面上的吸附、解离和离子传输的耦合过程，以及如何通过温度梯度和电场调控实现高灵敏度的检测。 --- 第五部分：器件集成、制造工艺与未来挑战 (Device Integration and Future Outlook) 本部分着眼于从实验室走向工业化生产的路径，并展望下一代固态器件的未来发展方向。第十三章：大规模制造工艺的挑战与解决方案详细对比了干法（如粉末压制、烧结）和湿法（如流延、涂布）制备固态电解质膜的技术优劣。重点讨论了如何通过优化烧结温度、引入烧结助剂来平衡电解质的密度、离子电导率和界面接触质量。对于硫化物体系，阐述了如何实现无缺陷的膜层制备。第十四章：全固态电池的叠层结构设计与热管理探讨了如何设计多层堆叠的电池结构，以最小化内部连线电阻和最大化体积能量密度。分析了在实际工作条件下，由于界面高阻抗导致的局部过热现象（Hot Spots），并介绍了通过新型热管理材料或电解质厚度梯度控制来确保器件热稳定性的策略。第十五章：人工智能与高通量计算在材料发现中的应用介绍了机器学习（ML）和高通量计算如何加速新型固态电解质的筛选过程。通过建立材料结构与离子迁移率之间的定量关系模型，指导实验人员快速定位具有潜在商业价值的候选材料，从而缩短研发周期。第十六章：面向未来的固态器件：柔性与微型化展望了柔性电子学对固态电化学系统的要求。研究了基于可拉伸聚合物基体和薄膜沉积技术制备柔性固态电池的可能性，以及在微机电系统（MEMS）中应用固态离子学原理制造微型化电化学驱动器的前沿工作。第十七章：寿命评估与失效分析的先进手段系统梳理了对固态器件进行长期循环稳定性评估的方法。侧重于电化学退休分析（Post-mortem Analysis），包括使用同步辐射X射线断层扫描（SR-CT）对内部枝晶生长和相分离进行无损三维成像，以及使用透射电子显微镜（TEM）对失效界面进行原子级表征。第十八章：环境影响与可持续性讨论了固态电池的生命周期评估（LCA），特别是硫化物和氧化物原材料的资源可得性与回收挑战。提出了通过使用地球丰度元素、开发水系固态电解质等途径，实现固态储能技术绿色化和可持续发展的可行路径。第十九章：固态离子学在电化学合成中的应用拓展了固态离子学在非水体系电化学合成中的应用，例如在固定化催化剂上进行选择性氧化还原反应，利用固态电解质膜控制产物分离和电荷平衡。第二十章：结论与展望总结了当前固态电化学研究的共识和尚未解决的核心科学问题，为未来的基础研究和技术转化指明了方向，特别是对界面稳定性和大规模成本控制提出了深刻的见解。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

评分☆☆☆☆☆

作为一个对材料科学交叉学科充满好奇的学者，我对《Solid-state Ionics - 2008》充满了极大的兴趣。固态离子学不仅仅是化学或物理学的一个分支，它更是一个融合了材料科学、电化学、工程学等多方面知识的领域。我设想这本书的读者群体可能非常广泛，从研究固态电解质的化学家、物理学家，到开发固态电池的工程师，甚至包括对新能源技术感兴趣的投资人和政策制定者。我期待书中能够以一种易于理解的方式，介绍固态离子学的基本原理，以及它们如何在实际应用中发挥作用。例如，书中可能会以案例分析的形式，展示固态电池在便携式电子设备、电动汽车等领域的应用前景，并分析其面临的挑战和解决方案。这本书或许能帮助我更好地理解固态离子学与其他新兴技术之间的协同效应，开拓我的研究视野。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期关注固态离子学领域的爱好者，每次看到相关的新书出版，内心总是充满期待。这次的《Solid-state Ionics - 2008》让我眼前一亮。我虽然还没来得及深入研读，但仅仅从其标题和大概的发布年份，我就能感受到其中蕴含的丰富信息。2008年，固态离子学正处于一个快速发展的时期，新能源技术，特别是锂离子电池的突破性进展，极大地推动了对固态电解质材料的研究。我预测这本书会汇集那一时期最前沿的研究成果，涵盖新型固态电解质的设计与合成、离子传导机制的深入剖析、以及固态电池器件的性能优化等多个方面。尤其让我好奇的是，当时的科学家们在解决固态电解质界面阻抗问题上取得了哪些重要进展，以及是否已经开始探索固态电解质在其他领域的应用，比如传感器、电致变色器件等。这本书很可能是一份宝贵的历史文献，记录了固态离子学从基础研究迈向实际应用的关键一年。

评分☆☆☆☆☆

读到《Solid-state Ionics - 2008》这个书名，我的第一反应就是它可能会对我在撰写文献综述时提供巨大的帮助。我正在进行一项关于高性能固态电解质的研究，而2008年无疑是这个领域一个非常关键的年份。我猜这本书里会包含大量当时权威研究机构和顶尖科学家发表的学术论文，这些论文是了解该领域发展脉络和核心技术的宝贵资源。我特别期待书中能够详细介绍当年在提高固态电解质离子电导率、降低界面电阻以及提升材料稳定性和安全性方面的突破性进展。例如，我很好奇当时是否已经出现了能够媲美液态电解质的固态电解质材料，以及它们是如何实现的。这本书可能会提供许多关于材料表征、电化学测试方法以及理论模拟计算的实用信息，这些都将对我个人的研究工作起到重要的指导作用。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本优秀的科学著作，不仅在于其内容的深度，更在于其能否引发读者的深度思考和进一步的探索。从《Solid-state Ionics - 2008》的题目来看，它很可能是一部领域内的重要学术会议论文集或者期刊特刊。这种形式的书籍通常能够集中展示某个时间段内，特定研究方向的最新动态和前沿观点。我非常感兴趣这本书是如何组织内容的，是按照材料类型分类，还是按照应用领域划分？我猜测，书中肯定会有关于氧化物陶瓷电解质、聚合物电解质以及硫化物固态电解质的专题讨论，这些是固态离子学领域一直以来的研究热点。而且，考虑到2008年，正是“绿色能源”概念日益深入人心的时期，这本书很有可能将固态离子学与可持续能源发展紧密联系起来，探讨固态电池在电动汽车、智能电网等领域的潜力。这本书可能会为我提供一个全新的视角，去审视固态离子学在应对全球能源挑战中所扮演的角色，激发我思考未来研究的方向。

评分☆☆☆☆☆

当我看到《Solid-state Ionics - 2008》时，我的思绪立刻被拉回到那个固态离子学研究蓬勃发展的年代。我记得当时，学术界对于实现高能量密度、高安全性的固态电池抱有极大的热情，而固态电解质的研究更是重中之重。我推测这本书很有可能是一部汇集了当时领域内顶尖学者对固态离子学最新研究进展和未来发展趋势的深刻洞察的专著。我非常好奇书中是如何探讨固态电解质的相结构、晶格缺陷以及它们与离子输运性能之间的关系的。此外，我也想知道在2008年，针对固态电解质的界面工程，比如如何有效构建固态电解质与电极之间的低阻抗界面，已经发展到了什么样的水平。这本书可能会提供一些具有前瞻性的观点，帮助我理解固态离子学领域在未来十年甚至更长时间内的发展方向。

评分☆☆☆☆☆