科学出版社|张会刚：电化学储能材料与原理( 二 )
如上例所述 ， 《电化学储能材料与原理》第1章介绍学习电池技术需要的相关基本原理后 ， 简要阐述了跨学科学生缺少的物理、化学、材料、半导体等专业术语 ， 在不同专业术语语境中建立相互联系 。 第2章总结了电化学储能过程所需要的表征技术 ， 着重强调电池特有的表征技术 ， 尤其是阻抗和充放电表征 。 本书尽可能从最原始的文献出发 ， 介绍固体循环伏安 ， 电池材料阻抗技术（图5） ， 强调各种常用公式的适用范围 ， 以及表征过程中禁忌 ， 避免公式乱用的错误 。
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图 5 石墨负极 Nyquist 图示意EIS 组元由表面多层膜形成的半圆和电荷传递过程组元 ， 以及 Warburg 固体扩散元组成
第3章开始介绍电化学储能材料 ， 水系电池在历史上和现在都发挥重要作用 ， 本书将重点放在可充电的氧化锰类、氧化镍基和铅酸电池上 ， 介绍电池充放电过程的材料结构变化和反应机理 。 第4~7章介绍重要的钴酸锂、锰酸锂、三元和聚阴离子正极材料 ， 通过对晶体结构和电子结构的认识（如图6） ， 理解电池的电化学性质以及改进手段 。 第8章总结了各种商用和研究中的负极材料 ， 细分了各种材料之间的储能机理的相似和不同之处 ， 最后介绍了近年来研究的热点金属锂负极 。
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图 6 LiCoO2、LiNiO2和 LiMnO2 电子结构示意图
本书最后一章介绍了最具潜力的锂硫电池和多价金属电池 。 尤其是针对锂硫电池正极多硫化物动力学缓慢 ， 多硫化物穿梭问题 ， 结合本课题组工作 ， 讲述了如果通过电子结构调控 ， 设计催化剂的d带 ， 降低表观活化能 ， 改善多硫化物转化过程的动力学速度（图7） 。 针对高比能电池所需的金属锂负极 ， 本书综述了历史发展过程 ， 并结合本组的研究成果 ， 讲述了金属锂负极的改进手段 。
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图7 阳离子掺杂调控d 带的催化过程机理示意图
(a)3d 轨道能级随 Co 掺杂而向费米能级方向移动;(b)Co 掺杂使得表面多硫化物转化活化能垒更低
希望本书能够打通学科培养的壁垒 ， 为新能源专业学生培养提供一个由浅入深学习电化学储能技术的途径 ， 从而减少学生学习过程的障碍 ， 激发学生学习新能源专业的兴趣 ， 为储能技术专业发展贡献微薄之力 。
作者简介
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南京大学现代工学院、固体微结构国家实验室（筹）教授 。 1994年进入西北大学化工学院生物化工专业学习 ， 1998年在石油大学（北京）攻读硕士学位 ， 2006年在李洪钟院士和朱庆山副所长指导下在中国科学院多相复杂系统国家重点实验室获得博士学位 ， 2007年美国伊利诺伊大学香槟分校材料系从事博士后研究 。 参与电沉积和电抛光方法制备光子晶体 ， 用作热发射和超快锂离子电池方面项目 。
2012年创立了基于本人专利的高科技创业公司（Xerion Advanced Battery Corp. https:// xerionbattery.com/) ， 并在其中担任Senior Scientist职位 ， 开发高性能锂离子电池 。 获得US AdvancedBattery Consortium和风投基金投资支持 ， 研发拥有高能量密度和高功率密度锂离子充电电池 。 2013年入选中央组织部人才计划 ， 2014年加入南京大学 ， 获得国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划、江苏省杰出青年基金、江苏双创人才 ， 双创团队等项目支持 。 张教授在Nature nanotechnology, Nature communication, Science Advances, NanoLetters, Advanced Materials, Advanced Energy Materials等权威学术期刊发表七十多篇文章 ， 申请多项美国及世界专利 。
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