●序言
前言
第1章 鋰離子電容器簡介 1
1.1 概述 1
1.2 鋰離子電容器的誕生與發展 4
1.2.1 電化學電容器概述 4
1.2.2 鋰離子電容器的發展 6
1.3 鋰離子電容器的分類及工作原理 10
1.3.1 鋰離子電容器的分類 10
1.3.2 鋰離子電容器的工作原理 12
1.4 鋰離子電容器的基本概念 13
參考文獻 15
第2章 鋰離子電容器正極材料 18
2.1 概述 18
2.2 活性炭 18
2.2.1 活性炭的微觀結構和化學性質 19
2.2.2 活性炭的孔徑分布 21
2.2.3 活性炭的制備方法 23
2.2.4 活性炭的化學改性 24
2.2.5 活性炭在鋰離子電容器中的應用 25
2.3 模板碳 29
2.4 碳納米管 35
2.5 石墨烯 37
2.5.1 石墨烯的基本物性 37
2.5.2 石墨烯粉體的制備方法.39
2.5.3 石墨烯在鋰離子電容器中的應用 40
2.5.4 基於CO2轉化的石墨烯基電極材料 43
2.6 生物質炭 52
2.6.1 生物炭的形成過程 52
2.6.2 生物炭的表面及內部結構 53
2.6.3 生物炭的主要理化特性.54
2.6.4 生物炭在鋰離子電容器中的應用 55
2.7 碳氣凝膠 58
2.8 其他正極材料 59
2.9 本章結語 60
參考文獻 61
第3章 鋰離子電容器負極材料 70
3.1 概述 70
3.2 碳基負極材料 71
3.2.1 石墨類材料 71
3.2.2 中間相炭微球 74
3.2.3 硬碳 75
3.2.4 軟碳 77
3.2.5 石墨烯 80
3.2.6 碳納米管 87
3.2.7 碳納米纖維 89
3.2.8 其他碳材料 91
3.3 含鋰氧化物負極材料 92
3.3.1 鈦酸鋰 92
3.3.2 釩酸鋰 95
3.3.3 硅酸鈦鋰 97
3.4 過渡金屬氧化物負極材料 99
3.4.1 氧化錳 100
3.4.2 鐵氧化物 101
3.4.3 鈷氧化物 103
3.4.4 氧化鎳 104
3.4.5 氧化鉬 105
3.4.6 氧化鈦 107
3.4.7 氧化鈮 109
3.4.8 復合金屬氧化物 111
3.4.9 其他氧化物 113
3.5 金屬硫族化合物負極材料 115
3.5.1 硫化物 115
3.5.2 硒化物 124
3.5.3 碲化物 127
3.5.4 材料改性研究 128
3.6 合金型負極材料 129
3.6.1 Si基負極材料 131
3.6.2 Sn基負極材料 134
3.6.3 其他合金型負極材料 137
3.7 MXene負極材料 138
3.7.1 Ti3C2Tx 141
3.7.2 Nb2CTx 146
3.8 其他負極材料148
3.8.1 過渡金屬碳化物 148
3.8.2 過渡金屬氮化物 148
3.8.3 過渡金屬氟化物 150
3.8.4 過渡金屬磷化物 150
3.9 本章結語 151
參考文獻 153
第4章 鋰離子電容器電解液 164
4.1 概述 164
4.2 電解液與電極的相互作用 167
4.2.1 電解液與負極的相互作用 168
4.2.2 電解液與正極的相互作用 171
4.3 鋰鹽 176
4.3.1 LiPF6 178
4.3.2 LiTFSI 180
4.3.3 LiFSI 181
4.3.4 LiBOB 182
4.3.5 LiODFB 184
4.3.6 其他鋰鹽 185
4.4 有機溶劑 186
4.4.1 碳酸酯 191
4.4.2 醚類 193
4.4.3 羧酸酯 193
4.4.4 砜類 194
4.4.5 其他有機溶劑 194
4.5 功能添加劑 196
4.5.1 成膜添加劑 196
4.5.2 高電壓添加劑 204
4.5.3 高溫添加劑 205
4.5.4 低溫添加劑 206
4.5.5 阻燃添加劑 207
4.5.6 其他添加劑 211
4.6 電解液體繫 213
4.6.1 有機體繫 213
4.6.2 水繫體繫 219
4.6.3 離子液體體繫 222
4.6.4 高濃度鹽體繫 225
4.7 本章結語 230
參考文獻 230
第5章 鋰離子電容器負極預嵌鋰技術 243
5.1 概述 243
5.2 金屬鋰嵌鋰法244
5.2.1 金屬鋰接觸嵌鋰 244
5.2.2 鈍化鋰粉接觸嵌鋰 248
5.2.3 金屬鋰電極電化學嵌鋰 250
5.3 正極添加劑輔助嵌鋰法 258
5.3.鋰化合物 258
5.3.2 有機鋰化合物 266
5.3.3 富鋰過渡金屬氧化物 270
5.3.4 其他鋰鹽化合物 276
5.4 電解液嵌鋰法 278
5.5 化學溶液嵌鋰法 279
5.6 本章結語 284
參考文獻 284
第6章 鋰離子電池電容 289
6.1 概述 289
6.1.1 結構和工作原理 289
6.1.2 儲能機制和預嵌鋰容量 290
6.2 鋰離子電池電容的結構 292
6.2.1 混合雙材料 292
6.2.2 分段雙材料 293
6.2.3 其他復合結構 295
6.3 材料體繫 295
6.3.1 LiCoO2+AC體繫 296
6.3.2 LiFePO4+AC體繫 297
6.3.3 LiMn2O4+AC體繫 303
6.3.4 LiNixCoyMnzO2+AC體繫 306
6.3.5 Li3V2（PO4）3+AC體繫 319
6.4 本章結語 321
參考文獻 321
第7章 柔性固態電容器 326
7.1 概述 326
7.2 柔性電極與器件的設計制備 327
7.2.1 柔性薄膜超級電容器 327
7.2.2 叉指狀微型超級電容器 331
7.2.3 纖維狀超級電容器 333
7.2.4 其他特殊結構柔性超級電容器 336
7.3 固態電解質 341
7.3.1 全固態電解質 341
7.3.2 凝膠固態電解質 343
7.4 器件的柔性性能表征 347
7.5 本章結語 350
參考文獻 351
第8章 鋰離子電容器表征和測試技術 360
8.1 概述 360
8.2 光譜表征技術 361
8.2.1 X射線衍射 361
8.2.2 同步輻射X射線衍射 365
8.2.3 X射線吸收光譜 368
8.2.4 X射線光電子能譜 370
8.2.5 拉曼光譜 372
8.2.6 紅外光譜 375
8.3 電鏡表征技術376
8.3.1 掃描電子顯微鏡 376
8.3.2 透射電子顯微鏡 378
8.3.3 原子力顯微鏡 381
8.4 核磁共振波譜技術 382
8.5 低溫氮氣吸脫附表征技術 384
8.6 電化學表征技術 386
8.6.1 循環伏安法 386
8.6.2 充放電測試 390
8.6.3 電化學阻抗譜 392
8.7 本章結語 394
參考文獻 395
第9章 鋰離子電容器制備技術及測試規範 397
9.1 概述 397
9.2 鋰離子電容器制備工藝 398
9.2.1 結構和類型 398
9.2.2 制備工藝流程 400
9.2.3 電極制備工藝 401
9.2.4 單體制備技術 405
9.2.5 後端制備工藝 410
9.3 鋰離子電容器單體設計 410
9.3.1 正負極材料體繫設計 410
9.3.2 正負極容量匹配 412
9.3.3 工藝參數設計 414
9.3.4 非活性材料 415
9.3.5 高性能鋰離子電容器的研制 425
9.4 鋰離子電容器單體性能測試及評價 426
9.4.1 測試規範 427
9.4.2 評價體繫 434
9.4.3 安全性能測試規範 437
9.5 本章結語 438
參考文獻 439
第10章 鋰離子電容器繫統集成技術 443
10.1 概述 443
10.2 鋰離子電容器建模理論 443
10.2.1 電化學模型 444
10.2.2 等效電路模型 446
10.2.3 分數階模型 451
10.2.4 數據驅動模型 456
10.3 鋰離子電容器熱特性與仿真 457
10.3.1 生熱原理 457
10.3.2 溫度對單體性能影響 460
10.3.3 充放電熱特性分析 463
10.3.4 軟包單體放電熱模型與仿真 466
10.3.5 熱安全性 469
10.4 鋰離子電容器老化機制與壽命預測 471
10.4.1 老化機制 471
10.4.2 壽命預測 480
10.5 鋰離子電容器自放電機制 483
10.5.1 雙電層自放電機制 483
10.5.2 自放電分析 488
10.6 鋰離子電容器成組技術 493
10.6.1 模組設計 493
10.6.2 荷電狀態估計 498
10.6.3 均衡管理繫統 501
10.6.4 熱管理繫統 505
10.7 本章結語 509
參考文獻 509
第11章 鋰離子電容器的應用 516
11.1 概述 516
11.2 鋰離子電容器主要應用領域 516
11.2.1 日常應用領域 517
11.2.2 工業節能 521
11.2.3 交通運輸 527
11.2.4 新型電力繫統 540
11.2.5 航空航天與國防 547
11.3 鋰離子電容器產業政策與市場規模 550
11.3.1 中國超級電容器政策導向和產業發展 550
11.3.2 鋰離子電容器市場規模 551
11.4 本章結語 552
參考文獻 552

鋰離子電容器是介於雙電層電容器和鋰離子電池之間的一種新型儲能器件，具有高能量密度、超高功率密度、長循環壽命、可大電流充放電、寬使用溫度範圍等特點，可廣泛應用於電動汽車、新能源發電、軌道交通、國防、航空航天等領域，是新能源領域的研究熱點。《鋰離子電容器》介紹了鋰離子電容器的發展歷史、工作原理、性能特點和基本概念，重點闡述了鋰離子電容器的正極材料、負極材料、電解液、負極預嵌鋰技術的研究進展，探討了制備方法、理化性質及其對鋰離子電容器性能的影響，論述了鋰離子電容器的制備工藝、測試評價、失效分析、繫統集成及其應用。《鋰離子電容器》涵蓋了鋰離子電容器關鍵科學問題，兼顧了實際工程技術問題，彙集了國內外研究者的近期新研究成果，體現了鋰離子電容器的研究現狀和未來發展趨勢。本書可供材料、化學、新能源、儲能、電氣等領域從事化學電源研究和設計的科研人員及高等院校相關專業研究生學習參考。