本书围绕纳米线储能材料与器件，系统介绍了纳米线电极材料的理论基础、设计合成、原位表征、性能调控及在离子电池、高能电池、超级电容器、微纳储能器件和柔性储能器件中的应用。本书是作者在纳米储能材料领域原创性研究成果的系统总结，同时汇聚了国内外同行的最新进展，对该领域的发展具有重要的推动意义和学术参考价值。
样章试读
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丛书序
序一
序二
前言
第1章 绪论 1
1.1 纳米线材料 1
1.2 储能科学与技术 4
1.3 纳米线储能材料与器件概述 6
参考文献 8
第2章 纳米线电极材料的基本理论与特性 10
2.1 纳米线的物理化学特性 10
2.1.1 电子结构及电性能 10
2.1.2 热学性能 12
2.1.3 力学性能 14
2.1.4 吸附与表面活性 15
2.2 纳米线电极材料的热力学与动力学 17
2.2.1 热力学 17
2.2.2 动力学 17
2.3 纳米线电化学储能器件的基础性能参数 18
2.4 纳米线电极的界面特性 21
2.4.1 纳米线电极材料与电解质界面 21
2.4.2 纳米线电极材料中的异质界面 23
2.5 纳米线电极材料的电化学性能优化机理 24
2.5.1 电子/离子双连续输运机理 25
2.5.2 自缓冲机理 26
2.6 纳米线电极材料的理论计算 27
2.7 小结与展望 30
参考文献 30
第3章 纳米线电极材料的设计与合成 34
3.1 常规纳米线 34
3.1.1 水热/溶剂热法 34
3.1.2 溶胶凝胶法 35
3.1.3 共沉淀法 36
3.1.4 超声喷雾热解法 37
3.1.5 静电纺丝法 38
3.1.6 高温固相法 40
3.1.7 化学气相沉积法 40
3.1.8 物理气相沉积法 42
3.2 多孔纳米线 43
3.2.1 模板法 43
3.2.2 自组装法 46
3.2.3 网状化学引导法 47
3.3 分级纳米线 47
3.3.1 自组装取向搭接法 47
3.3.2 化学气相沉积法 48
3.4 异质纳米线 49
3.4.1 二次水热法 49
3.4.2 溶液煅烧法 50
3.4.3 原子层沉积法 51
3.4.4 溶胶火焰法 51
3.4.5 模板法 52
3.5 中空纳米线 53
3.5.1 水热/溶剂热法 53
3.5.2 模板法 55
3.5.3 流变相自组装法 56
3.5.4 梯度静电纺丝法 56
3.6 纳米线阵列 59
3.6.1 模板法 60
3.6.2 超声喷雾热解法 62
3.6.3 水热化学浴沉积法 62
3.6.4 化学气相沉积法 64
3.6.5 耦合等离子刻蚀法 66
3.7 小结与展望 67
参考文献 70
第4章 纳米线电极材料的原位表征 76
4.1 单根纳米线储能器件原位表征 77
4.1.1 单根纳米线储能器件 77
4.1.2 单根纳米线储能器件原位表征 77
4.2 原位电镜表征 81
4.2.1 原位透射电镜表征 81
4.2.2 原位扫描电镜表征 87
4.3 原位光谱表征 89
4.3.1 原位X射线衍射 89
4.3.2 原位拉曼光谱 93
4.3.3 原位X射线光电子能谱 93
4.3.4 原位同步辐射 96
4.4 其他原位表征 98
4.4.1 原位原子力显微镜表征 98
4.4.2 原位核磁共振 100
4.4.3 原位中子衍射 102
4.4.4 原位飞行时间质谱 103
4.5 小结与展望 104
参考文献 104
第5章 纳米线电极材料的性能调控 107
5.1 电输运性能调控 108
5.1.1 能带结构调控 108
5.1.2 表界面调控 111
5.1.3 离子扩散通道调控 115
5.1.4 电子/离子双连续调控 120
5.2 结构稳定性调控 123
5.2.1 内应力缓冲 123
5.2.2 体积膨胀抑制 124
5.3 小结与展望 128
参考文献 129
第6章 离子电池纳米线电极材料及应用 135
6.1 纳米线材料用于离子电池的优势 137
6.2 纳米线材料用于离子电池的简要发展历程 138
6.3 单价离子电池 140
6.3.1 锂离子电池 140
6.3.2 钠离子电池 165
6.3.3 钾离子电池 176
6.3.4 其他单价离子电池 179
6.4 多价离子电池 183
6.4.1 镁离子电池与钙离子电池 183
6.4.2 锌离子电池 190
6.4.3 铝离子电池 194
6.5 混合离子电池 198
6.5.1 单价/单价混合离子电池 199
6.5.2 单价/多价混合离子电池 200
6.5.3 多价/多价混合离子电池 202
6.6 小结与展望 204
参考文献 205
第7章 高能电池纳米线电极材料及应用 222
7.1 金属硫族电池 222
7.1.1 锂硫电池 223
7.1.2 钠硫电池与镁硫电池 235
7.1.3 锂硒电池 239
7.2 金属空气电池 248
7.2.1 锂空气电池 249
7.2.2 钠空气电池 254
7.2.3 锌空气电池 257
7.3 锂金属电池 260
7.3.1 纳米线/锂金属复合电极构筑方法 261
7.3.2 导电纳米线/锂负极 262
7.3.3 亲锂纳米线/锂负极 264
7.3.4 亲锂疏锂梯度纳米线/锂负极 266
7.4 小结与展望 267
参考文献 268
第8章 超级电容器纳米线电极材料及应用 281
8.1 纳米线材料用于超级电容器中的优势 282
8.2 双电层型超级电容器纳米线电极材料 284
8.2.1 碳纳米管在双电层超级电容器中的应用 284
8.2.2 碳纤维在双电层超级电容器中的应用 285
8.3 赝电容型超级电容器纳米线电极材料 287
8.3.1 过渡金属氧化物纳米线电极材料 287
8.3.2 导电聚合物纳米线电极材料 288
8.4 混合型超级电容器纳米线电极材料 290
8.4.1 基于水系电解液的混合型超级电容器 290
8.4.2 其他电解液体系混合型超级电容器 295
8.4.3 固态电解质混合超级电容器 297
8.5 小结与展望 298
参考文献 298
第9章 微纳和柔性储能器件纳米线电极材料及应用 303
9.1 微纳储能器件 304
9.1.1 单根纳米线储能器件 304
9.1.2 平面型微纳储能器件 308
9.1.3 薄膜型微纳储能器件 313
9.2 柔性储能器件 317
9.2.1 线型柔性储能器件 319
9.2.2 叠层型柔性储能器件 322
9.3 小结与展望 327
参考文献 328
关键词索引 331
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