锂离子电池的纳米技术（锂电池 石墨烯 储能 电动汽车 纳米技术） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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亚瑟 阿布莱布德 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111581116

商品编码：19586367730

离子电池的纳米技术（锂电池 石墨烯 储能 电动汽车 纳米技术）

作者：

• I S B N ：978-7-111-58111-6
• 条码书号：9787111581116
• 上架日期：2017/10/25
• 出版日期：2017/11/8
• 版       次：1-1
• 出 版 社：
• 丛 书 名： 
• 页     数：245    

内容简介

世界正处于能源需求不断增加以满足现代社会发展需要的时代。纳米技术和锂离子电池技术都将发挥重要作用，帮助世界应对日益增长的能源和环境问题的挑战。本书将纳米技术和锂离子电池两个领域相融合，用新鲜的见解论述这些快速发展的研究领域之间复杂的关系。书中阐述了纳米结构电极材料在锂离子电池中的作用，全面介绍了纳米材料及纳米结构对锂离子电池负极材料的设计、合成及电化学性能的影响和进展，同时描述了纳米尺寸正极材料的优点，深入探讨了合成纳米颗粒对电解质性能及电极-电解质界面的影响。全书内容丰富、实用，使人们深入了解如何利用纳米技术改善锂离子电池性能以满足不断增长的能量需求。

目       录

原书前言本书作者第1章绪论11.1能量转换与存储：一个全球性挑战11.2电池：终电能存储装置21.3锂离子电池31.4纳米技术51.5锂离子电池的纳米技术71.6小结与展望8参考文献9第2章锂离子电池材料中反蛋白石纳米结构的研究102.1简介102.2锂离子插层和电极结构对电化学性能的作用112.3制备注意事项132.4反蛋白石锂离子电池材料152.4.1锂离子负极152.4.2锂离子正极202.4.3固态锂离子电解质242.5基于反蛋白石纳米结构的锂离子微电池252.6小结和前景27参考文献27第3章锂离子可充电电池用纳米工程硅负极363.1简介363.2硅作为锂离子电池负极373.3硅纳米结构393.4斜角沉积硅纳米棒423.5纳米级柔性支撑材料443.6纳米结构的硅-碳复合材料453.7高功率锂离子电池用硅负极 483.8小结和展望53致谢53参考文献53第4章锂离子电池用锡基负极材料574.1简介574.2氧化锡604.3锡基复合材料634.4小结与展望68参考文献68第5章越夹层：锂离子电池的纳米级转换负极材料725.1简介725.2锂化和脱锂机制745.3金属氧化物805.3.1铬805.3.2锰815.3.3铁825.3.4钴835.3.5镍845.3.6铜845.3.7锌855.4混合氧化物：AB2O4855.4.1 AMn2O4865.4.2 AFe2O4875.4.3 ACo2O4875.5 TMX X=S、N、P和F885.6小结与展望91参考文献92第6章锂离子电池用石墨烯基复合负极材料1016.1简介1016.2石墨烯负极材料1036.3石墨烯复合负极1076.3.1石墨烯/硅基材料1076.3.2石墨烯/锡基材料1126.4石墨烯/TMO材料（Mn、Fe、Co和Cu）1216.4.1石墨烯/锰氧化物1226.4.2石墨烯/铁氧化物1256.4.3石墨烯/Co3O41306.4.4石墨烯/NiO和石墨烯/CuO1346.5小结和展望138参考文献138第7章锂离子电池的纳米尺度和纳米结构的正极材料1447.1简介1447.2橄榄石(LiMPO4)正极材料1457.2.1锂扩散1457.2.2合成方法1457.3尖晶石正极材料1517.3.1 LiMn2O41517.3.2 LiMn1.5Ni0.5O41527.4小结和展望154参考文献155第8章LiFePO4纳米材料大功率应用的设计和性能1588.1简介1588.2 LFP的合成、路线和晶体化学1618.2.1 LFP颗粒的制备1618.2.2 LiFePO4的晶体化学1628.3优化LiFePO4颗粒的结构和形貌1658.3.1晶体结构1658.3.2优化LiFePO4的形貌1678.3.3局部结构1688.3.4碳涂层的表征1708.3.5碳层的质量1728.4磁性和电子特性1748.4.1磁性1748.4.2 EPR1758.5 LiFePO4触水老化1788.5.1简介1788.5.2 LiFePO4与水的反应1798.5.3定量表征1818.5.4暴露于水的LFP样本的伏安法1828.6优化LiFePO4的电化学性能1848.6.1检查分析1848.6.2 60℃时的电化学性能1868.6.3安全、快速充电长寿命的锂离子电池在能源领域的应用1898.7小结与展望191参考文献191第9章纳米颗粒对电解质和电极/电解质界面的影响1959.1简介1959.2聚合物电解质纳米复合材料1969.2.1固体聚合物电解质纳米复合材料1979.2.2凝胶聚合物电解质纳米复合材料1999.3液态电解质“湿砂”纳米复合材料2069.4有机离子塑性晶体纳米复合材料2129.5小结和展望215参考文献215第10章电池用微尺度3D立体结构21810.1简介21810.1.1为什么需要3D结构的微电池？21810.1.2平面（2D）电池21910.2半3D微电池22310.2.1纳米架构集流体和“半3D”电池22310.2.2半3D电池的正极22310.2.3半3D 电池的负极22710.2.4半3D电池的正极和3D电池的负极的结合23010.3全交叉3D微电池23210.3.1三维微电池设计和制造方法23210.3.2全3D微电池实例23510.4小结和展望243参考文献243

探索宇宙的微观奥秘：量子力学与弦理论的奇妙旅程 本书并非聚焦于某一具体的技术应用，而是带领读者深入探索构成我们宇宙最基础的科学理论——量子力学和弦理论。我们将踏上一场穿越微观世界的宏大旅程，揭示物质最深层的运作规律，理解宇宙万物的起源与演化。 第一章：量子力学的基石——不确定性与叠加态的颠覆 我们将从量子力学的基本概念入手，深入剖析那些颠覆我们日常直觉的奇特现象。例如，海森堡不确定性原理将带我们认识到，我们无法同时精确测量一个粒子的位置和动量，这种内在的局限性并非源于测量技术的不足，而是宇宙本身的固有属性。我们将探讨这一定理的深远意义，它如何重塑了我们对现实的理解，以及它在现代物理学中的核心地位。 接着，我们将深入理解量子叠加态的概念。在一个经典世界里，一个物体要么在这里，要么在那里；但量子世界里，一个粒子可以同时处于多种状态的叠加。我们将以著名的“薛定谔的猫”思想实验为例，生动地阐释叠加态的不可思议之处，以及当我们进行观测时，叠加态如何“坍缩”成一个确定的状态。这一章节还将介绍量子纠缠，这一“鬼魅般的超距作用”，使得两个或多个粒子之间能够建立起一种神秘的联系，无论它们相距多远，一个粒子的状态变化会瞬间影响到其他粒子。我们将探讨量子纠缠的实验验证，以及它在未来量子通信和量子计算等领域的巨大潜力。 第二章：从粒子到场——量子场论的优雅统一 量子力学描述了粒子的行为，但当我们需要同时考虑粒子和场的相互作用时，量子场论便应运而生。本章将带领读者领略量子场论的宏伟蓝图。我们将认识到，基本粒子并非孤立的点状实体，而是量子场的激发。例如，电子并非一颗小球，而是电子场的某种激发态。光子则是电磁场的激发。这种“场”的视角，极大地简化了对基本粒子相互作用的描述，并成功地统一了许多看似独立的物理现象。 我们将介绍量子电动力学（QED），这是描述光与物质相互作用的最成功的量子场论之一。QED精确地预测了许多实验结果，例如电子的磁矩，其精度令人惊叹。我们将探讨QED中的“重整化”技术，这是处理量子场论中无穷大问题的关键手段，它揭示了物理学深层的美妙和谐。此外，我们还将初步涉足量子色动力学（QCD），它是描述夸克和胶子之间强相互作用理论，解释了质子和中子的构成。 第三章：宇宙的终极理论？——弦理论的几何诱惑 在量子场论的框架下，我们已经能够很好地描述除引力以外的四种基本力，但如何将引力纳入量子框架，一直是一个巨大的挑战。弦理论，作为当今理论物理学中最有希望统一所有基本力，包括引力的候选理论，将是本章的重点。 弦理论的核心思想是，构成宇宙最基本单元的不是点状粒子，而是微小的、振动的“弦”。这些弦的振动模式不同，就表现为不同的粒子。想象一下小提琴的琴弦，拨动琴弦的不同方式会产生不同的音符，同样，不同模式的弦振动就对应了不同的基本粒子，例如电子、光子、夸克等等。 本章将详细介绍弦理论的几个关键要素。我们将探讨为什么弦理论需要额外的空间维度，我们通常感知的四维时空（三维空间加一维时间）并非宇宙的全部。这些额外的维度是如何被“卷曲”起来，以至于我们无法直接观测到的。我们将介绍M理论，这是目前最受关注的弦理论版本，它试图统一所有五种超弦理论，并可能包含膜（branes）的概念，这些膜可以看作是高维空间中的“表面”。 我们将深入探讨弦理论如何自然地包含引力子，即传递引力的基本粒子，从而为统一引力与其他基本力提供了可能。同时，我们将讨论弦理论在解释黑洞熵、宇宙暴胀等重大宇宙学问题上的潜力。尽管弦理论目前仍处于理论研究阶段，缺乏直接的实验证据，但其数学上的优雅性和统一性，以及它为解决物理学最深刻难题提供的可能性，使其成为理论物理学研究的前沿。 第四章：探索弦理论的数学语言——拓扑与几何的交响 弦理论的深刻之处不仅在于其物理图像，更在于其背后极其丰富的数学结构。本章将带领读者领略弦理论所依赖的数学工具，重点介绍拓扑学和微分几何在其中扮演的关键角色。 我们将首先介绍拓扑学，它研究的是在连续变形（如拉伸、弯叠，但不撕裂或粘合）下保持不变的几何性质。我们将学习拓扑不变量的概念，以及它们如何在弦理论中用于分类不同的弦理论真空态。例如，卡拉比-丘（Calabi-Yau）流形，作为弦理论中额外空间的典型例子，其拓扑性质直接决定了我们宇宙中基本粒子的性质和相互作用。 接着，我们将探讨微分几何，它研究的是具有微小局部结构的几何形状。我们将了解曲率、联络等概念，以及它们如何描述时空的几何性质。在弦理论中，我们所处的时空本身就是由微分几何所描述的，而额外的卷曲的维度，更是对微分几何提出了极高的要求。我们将探讨卡拉比-丘流形的各种几何特性，以及它们如何与我们熟悉的粒子物理学联系起来。 本章还将介绍一些进阶的概念，如共形场论（CFT），它在弦理论中扮演着重要的角色，尤其是在描述弦在二维世界（弦的“世界膜”）上的运动时。我们将初步了解AdS/CFT对偶原理，这是一个革命性的猜想，认为一个特定类型的引力理论（在反德西特空间中）等价于一个不包含引力的量子场论（在边界上）。这个对偶性为我们研究引力理论和量子场论提供了全新的视角。 第五章：弦理论的未来展望与未解之谜 尽管弦理论取得了巨大的理论进展，但仍有许多未解之谜等待我们去探索。本章将对弦理论的未来发展方向进行展望，并指出当前面临的主要挑战。 我们将讨论弦理论在解释暗物质和暗能量等宇宙学难题方面的潜在作用。弦理论的某些扩展版本可能预言新的粒子，它们可能就是暗物质的候选者。同时，弦理论的宇宙学模型也为理解宇宙的早期演化，例如暴胀机制，提供了新的思路。 我们将探讨如何检验弦理论。目前，直接检验弦理论的能量尺度远超我们现有实验能力。因此，科学家们正在寻找间接的证据，例如在宇宙微波背景辐射中寻找特定的信号，或者在粒子加速器实验中寻找新的粒子。 此外，本章还将讨论弦理论在解决量子引力问题上的局限性。尽管弦理论统一了基本力，但对量子引力本身完整的描述仍有待完善。我们还将提及一些与弦理论相关的其他前沿研究方向，例如全息原理、量子信息与引力的关系等。 本书的最终目标是激发读者对宇宙最深层奥秘的探索兴趣，了解人类在理解宇宙本质的道路上所取得的辉煌成就，以及未来充满无限可能的科学前沿。我们并非教导如何制造具体的材料或产品，而是引领一场智力上的冒险，去理解那些塑造了我们现实世界的根本法则。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就足够吸引我了，那是一种深邃的蓝，中间点缀着流动的银色线条，仿佛象征着能量在微观世界里奔涌。我本身对科技发展就很有兴趣，尤其是那些能够改变我们生活方式的突破。电动汽车的兴起，无疑是近年来最令人振奋的趋势之一，而我深知，电池技术才是这一切的核心驱动力。当我在书店偶然看到这本书的书名时，立刻就被“纳米技术”这个关键词抓住了。纳米尺度下的材料操控，总是能带来令人难以置信的性能提升。我特别好奇，在纳米这个微观领域，科学家们是如何去解锁锂电池的巨大潜力的？书中提到的“石墨烯”更是让我眼前一亮。这种被称为“新材料之王”的二维材料，以其独特的电学和力学特性，早就让我心生向往。我迫切想知道，它在锂电池中究竟扮演了怎样的角色？它又是如何帮助提升电池的能量密度、充电速度和循环寿命的？这本书是否能为我揭示这些谜团？它是否能以一种我这个非专业读者也能够理解的方式，去阐述那些复杂而前沿的科学原理？我期待书中能有大量的插图和清晰的图解，帮助我更好地理解纳米材料的结构以及它们在电池内部的运作机制。毕竟，再好的理论，也需要形象的呈现才能深入人心。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的想法，源于我对于个人出行方式的未来感到非常好奇。我看到越来越多的电动汽车上路，但随之而来的对充电便利性和续航里程的担忧也从未停止。我常常在想，是什么样的技术突破，能够让电池变得如此强大，又如此可靠？当我在书店看到这本书的书名时，脑海中立刻联想到了那些微小的、肉眼看不见的改变，如何能够产生如此巨大的影响。我本身对科学探索充满热情，但我并不是一个专业的化学工程师或者材料科学家，所以这本书的吸引力在于它是否能够架起一座桥梁，连接我与那些复杂的科学概念。我特别希望了解，在纳米这个尺度上，锂离子电池的构成材料，比如石墨烯，是如何被设计和优化的。它是否能告诉我，为什么石墨烯具有如此特殊的性质，以及这些性质又是如何被巧妙地运用到电池的各个组成部分，从而提升其整体性能？我期待书中能有足够的图示和解释，让我这个门外汉也能大致理解那些精妙的纳米结构是如何工作的，以及它们是如何帮助电池实现更高的能量密度，更快的充电速度，以及更长的使用寿命。

评分☆☆☆☆☆

我对未来科技，特别是可持续能源解决方案的进展一直保持着高度的关注。在众多技术中，锂离子电池无疑是当前和未来能源存储领域的核心。我一直对电动汽车的普及感到兴奋，但同时也对电池技术的局限性感到一丝担忧。我常常在想，是什么样的创新，能够真正推动电池技术的飞跃，让电动汽车的续航和充电时间不再成为制约因素？这本书的标题，“锂离子电池的纳米技术”，立刻引起了我的兴趣。在我看来，纳米技术代表着一种前所未有的精准操控物质的能力，它可能正是解锁锂电池潜能的关键。我特别期待书中能够详细阐述，纳米尺度的材料设计，例如石墨烯等先进材料，是如何被应用于锂离子电池的各个层面，包括电极、电解质和隔膜等。我希望能看到，这些微观层面的创新，如何转化为宏观上电池性能的显著提升，例如能量密度、功率密度、循环寿命以及安全性。我希望这本书能够以一种既有深度又不失通俗易懂的方式，来解读这些复杂的科学原理，并能提供一些真实的案例和研究成果，让我能够更清晰地认识到纳米技术在推动电动汽车和储能技术发展中所扮演的革命性角色。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，当我翻开这本书的时候，我的脑海中闪过的第一个念头是：这绝对不是一本轻松易读的科普读物。书名中充斥着我并不完全熟悉的专业术语，比如“纳米技术”、“石墨烯”、“储能”。我是一名对未来科技充满好奇但专业知识相对有限的读者，尤其是在电池科学这个领域。我购买这本书的初衷，是希望能够对当下最热门的电动汽车技术有一个更深入的了解，特别是驱动这些车辆的“心脏”——锂离子电池。我一直对电池的技术瓶颈感到困惑，为什么我们还不能做到续航里程更长、充电速度更快？书中提到的“纳米技术”，似乎暗示着解决这些问题的方向，但具体是如何实现的，我却毫无头绪。我期待这本书能够循序渐进地引导我，从基础的锂离子电池工作原理讲起，然后逐步深入到纳米尺度下的材料设计和改性。我希望它能解释清楚，为何石墨烯这种材料如此特别，又如何在电池的电极材料、电解液甚至隔膜等方面发挥关键作用。如果书中能够提供一些实际的应用案例，比如不同类型的纳米结构如何影响电池性能的数据对比，那就更好了。我希望这本书能让我跳出“电动汽车很酷”的浅层认知，去理解其背后更深层次的科学与工程挑战，并认识到纳米技术在其中扮演的革命性角色。

评分☆☆☆☆☆

当我看到这本书的封面时，脑海里立刻浮现出了一幅宏大的图景：未来交通工具的静默出行，城市因清洁能源而焕发新的活力。我虽然不是科学家，但我对驱动这场变革的核心技术有着浓厚的兴趣。锂离子电池，毫无疑问是这场能源革命的基石。而“纳米技术”这个词，在我看来，就是打开其潜能的关键。我一直在思考，为何现有的电池技术似乎总是有瓶颈，无法满足我们对续航和充电速度日益增长的需求？这本书的标题，直接点出了“纳米技术”，让我觉得它可能正是我一直在寻找的答案。我希望它能深入浅出地解释，在纳米尺度下，材料的性质是如何发生翻天覆地的变化的。尤其是关于石墨烯的部分，我听说过它许多惊人的特性，比如超强的导电性和导热性，但它究竟如何被应用在电池中，又带来哪些具体的性能提升，我非常好奇。这本书是否能让我理解，这些微观的改变，如何转化为宏观上的巨大飞跃，让电动汽车真正成为大众可接受且高效的出行方式？我期望书中能有很多实际的案例，能够让我看到纳米技术是如何一步步克服电池现有难题的，而不是仅仅停留在理论的层面。