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| 編輯推薦： |
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1.本书由我国钠电池领域的知名教授温兆银领衔编著。2.本书是“国家科学技术学术著作出版基金”项目，内容非常全面，包括了储能钠电池的基本所有的内容，是一部实用性和填补空白型的专著。3.钠电池与锂电池可以比对应用，钠金属储量丰富，成本低，应用前景广阔。对电池研究人员来说，具有很好的参考价值；对储能技术研发和应用的人员也有很高的参考价值。
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| 內容簡介： |
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钠电池不仅是研究和开发最早并实现商业化应用的大容量高能量密度储能电池体系，也是有望解决锂离子电池的资源隐患、继锂离子电池后实现多场景应用的最先进二次电池体系，成为可能的锂离子电池的替代体系。《储能钠电池技术——材料、电池与应用》涉及以钠离子导电陶瓷为电解质隔膜、以金属钠为负极的钠硫电池、钠氯化物电池等钠金属电池，以及摇椅特征的钠离子电池，从电解质、电极、界面等多方面深入介绍钠电池相关的各个核心技术的基础理论、设计原理、性能评价、应用现状。由于钠电池是一类实用性极强的储能电池，结合正在飞速发展的电动汽车、大容量储能等的快速发展，本书对钠电池的材料和电池的制造技术以及电池的生命周期成本分析和回收技术进行全面和深入的介绍，有助于钠电池的产业发展。为便于对钠电池理解，还对相关的电化学基础进行了简单介绍。本书可为相关领域的研究与开发专业技术人员提供参考，也可作为化学电源、材料、储能、电动汽车等专业师生的教材参考书籍。
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| 目錄：
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第1章电化学储能技术基础001
1.1电化学基础理论002
1.1.1原电池与电动势002
1.1.2可逆电池与可逆电极003
1.1.3电极过电位005
1.1.4电子转移步骤动力学简述005
1.1.5电极反应的常见机理008
1.1.6电化学交流阻抗谱基础009
1.2固体电解质相关基础理论012
1.2.1固体电解质中的离子输运理论概述012
1.2.2离子传导动力学与研究技术015
1.2.3固体电解质的离子迁移数和电子迁移数017
1.2.4固体电解质的电化学窗口与分解电压019
1.2.5固体电解质的界面电化学基础020
1.3化学电源基础022
1.3.1化学电源的组成022
1.3.2化学电源的分类022
1.3.3化学电源动力学理论基础024
1.4储能技术与储能钠电池简介027
1.4.1储能技术简介027
1.4.2储能钠电池简介029
参考文献032
第2章钠离子固体电解质材料035
2.1引言036
2.2Na-β/β″-Al2O3陶瓷036
2.2.1晶体结构037
2.2.2相组成040
2.2.3电学性质042
2.2.4机械力学性质044
2.2.5化学/电化学稳定性046
2.2.6制备技术048
2.3NASICON型固体电解质053
2.3.1晶体结构053
2.3.2元素组成与电导率054
2.3.3机械性质057
2.3.4化学/电化学稳定性059
2.3.5制备技术059
2.4硫族化合物固体电解质061
2.4.1晶体结构061
2.4.2元素组成与电导率063
2.4.3物化性质066
2.4.4制备技术067
2.5其他钠离子固体电解质材料069
2.5.1卤化物固体电解质069
2.5.2硼氢化钠型固体电解质072
2.5.3P2型Na2M2TeO6076
2.5.4聚合物固体电解质076
2.5.5凝胶聚合物电解质080
2.5.6无机-有机复合电解质084
2.6小结085
参考文献087
第3章钠硫电池101
3.1引言102
3.2钠硫电池的工作原理102
3.3钠硫电池的结构与组成105
3.3.1金属钠负极106
3.3.2硫正极116
3.4钠硫电池的性能影响因素127
3.4.1电池内阻与充放电特性127
3.4.2电池循环稳定性及其影响因素128
3.5钠硫电池低温化的研究进展130
3.5.1中温钠硫电池131
3.5.2常温钠硫电池134
参考文献140
第4章ZEBRA电池145
4.1引言146
4.2ZEBRA电池的工作原理146
4.3ZEBRA电池的结构与组成148
4.3.1金属氯化物活性材料150
4.3.2正极电解液152
4.3.3正极界面电化学157
4.3.4正极添加剂161
4.3.5正极的结构设计167
4.4ZEBRA电池的性能影响因素170
4.4.1充放电制度170
4.4.2电解质管中毒173
4.4.3正极活性物质晶粒的尺寸174
4.5ZEBRA电池的电池模型与模拟技术176
4.5.1电化学模型176
4.5.2数学模型178
4.5.3电学模型179
4.6ZEBRA电池低温化的研究进展185
参考文献188
第5章钠离子电池193
5.1引言194
5.2钠离子电池的结构组成及其工作原理195
5.3钠离子电池的电极活性材料196
5.3.1正极材料196
5.3.2负极材料203
5.4钠离子电池的液体电解质材料207
5.4.1酯类电解液体系207
5.4.2醚类电解液体系211
5.4.3离子液体电解液213
5.4.4浓电解液215
5.4.5水基电解液218
5.5有机体系钠离子全电池的研究进展220
5.6水系钠离子全电池的研究进展224
5.6.1拓宽电化学窗口的研究进展224
5.6.2构建稳定的电极材料/水系电解液界面226
参考文献230
第6章储能钠电池的制造技术237
6.1引言238
6.2钠硫电池的制造技术238
6.2.1钠硫电池单体的设计与电极制造238
6.2.2钠硫电池模组的设计与制造243
6.3ZEBRA电池的制造技术246
6.3.1ZEBRA电池单体的设计与电极制造246
6.3.2ZEBRA电池模组的设计与制造250
6.4高温钠电池的封接技术251
6.4.1陶瓷-陶瓷封接252
6.4.2陶瓷-金属封接262
6.4.3金属-金属焊接267
6.4.4小结268
6.5钠离子电池的制造技术269
6.5.1层状氧化物正极材料的制造270
6.5.2普鲁士蓝类正极材料的制造272
6.5.3硬碳负极材料的制造273
6.5.4极片和电芯制造276
参考文献278
第7章储能钠电池的性能评价指标283
7.1引言284
7.2储能钠电池电芯的性能评价指标285
7.2.1理论容量与实际容量285
7.2.2理论能量与实际能量密度285
7.2.3倍率性能与输出功率286
7.2.4循环性能(寿命)287
7.2.5内阻290
7.2.6高低温电性能291
7.2.7电池电芯失效机理296
7.3储能钠电池模组的性能评价指标297
7.3.1电性能指标297
7.3.2自放电率297
7.3.3冻融循环性能298
7.3.4启动时间299
7.3.5实用化模组的性能参数300
7.4储能钠电池的安全性能评价标准301
7.5小结307
参考文献308
第8章储能钠电池的成本分析与可持续发展311
8.1引言312
8.2原材料资源可用性313
8.3生产制造成本分析314
8.3.1ZEBRA电池的生产制造成本314
8.3.2钠硫电池的生产制造成本316
8.3.3钠离子电池的生产制造成本316
8.4生命周期成本319
8.5生命周期评估322
8.6回收可再生循环性326
8.6.1高温储能钠电池的回收再利用326
8.6.2钠离子电池的回收再利用328
8.7小结332
参考文献333
第9章储能钠电池的应用现状335
9.1引言336
9.2储能钠电池的应用现状337
9.2.1电力系统和可再生能源领域337
9.2.2电信通信领域349
9.2.3交通运输领域350
9.2.4分布式储能领域353
9.2.5其他特殊领域354
参考文献355
附录357
附表一钠电池相关电极的标准氧化-还原电位φθ（25℃）357
附表二钠电池相关活性物质的电化学当量357
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| 內容試閱：
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为应对全球气候变化，中国和世界上其他国家都制定了明确的节能减排目标。2020年，我国提出，国内二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。为了达到这一目标，在能源领域，持续加大可再生能源在整个能源供应中的比例是重中之重。由于风能和太阳能等可再生能源的动态性和间歇性，结合储能技术将使其具有更好的经济性。家庭微网、电动汽车等分布式储能对于减排也具有重要意义。此外，储能还有助于电力系统实现更灵活的调峰、调频，缓解输配电阻塞，并改善电能质量和供电可靠性。可以预测，储能产业将成为我国今后十几年甚至几十年的重要支撑产业之一。
基于化学电源的电化学储能技术集中在秒级到小时级的响应区间，应用范围覆盖小型、中型到大中型的储能用户，对安装地理环境要求不高，已成为目前装机规模仅次于抽水蓄能的储能技术。虽然锂离子电池近年来得到高度重视和飞速发展，成为电化学储能技术的中坚力量，但仍面临着热失控风险和锂资源焦虑等隐患。金属钠作为轻金属元素，在地壳中丰度高达23%～28%，比锂高出4～5个数量级，吨价不到锂的1/10，且钠元素和锂元素属于同一主族，具有相似的物理化学特性和极低的电化学还原电位，因此，基于钠离子迁移的钠硫、钠金属氯化物和钠离子电池等钠电池技术成为电化学储能技术的重要选择。这三种电池都采用全密封设计，能量密度为铅酸电池的3～5倍，其中钠硫电池的能量密度与当前规模化应用的磷酸亚铁锂储能锂离子电池相当。目前，它们都具有一定的产业化基础，其中高温钠硫电池和钠金属氯化物电池已在全球范围内有兆瓦级的装机规模，尤其是高温钠硫电池，不仅其储能市场占有率仅次于锂离子电池中的高比能量电池，而且经过了市场严格的考验；与锂离子电池具有相似工作原理的钠离子电池被认为是锂离子电池产业的重要补充。然而，针对储能钠电池，尤其是高温钠电池的国内专著不多，更缺乏系统性。为了推动我国储能钠电池相关基础科学和技术的发展，我们编著了《储能钠电池技术——材料、电池与应用》一书，希望为对钠电池基础科学、技术开发和技术推广感兴趣的同仁提供较为全面的参考。
本书在简要介绍电化学、固体电解质、化学电源等相关基础理论知识的基础上，叙述了钠电池的关键核心材料——钠离子固体电解质的晶体结构、相组成、电学性质、机械性质、稳定性和制备技术，系统地阐述了钠硫电池、钠金属氯化物电池(ZEBRA电池)和钠离子电池的电化学原理、电池材料与界面、性能评价、制造技术、生命周期成本分析和应用现状及回收利用，同时综述了它们的最新研究成果并指明了今后的发展方向。
本书是编著者在多年的教学和从事钠电池技术研发的基础上写成的。在编写过程中上海电力公司张宇、中国科学院上海硅酸盐研究所董孝容、潘红涛等也为本书提供了重要的内容。编著者在编写此书的过程中参考了钠电池领域的国内外相关专著以及近年相关期刊或网络发表的文献和技术资料，引用了参考文献中的部分内容、图表和数据，在此特向文献的作者表示诚挚的感谢。
本书得到了化学工业出版社，中关村储能联盟俞振华、刘为，中国电力科学研究院来小康、官一标等单位和专家的帮助，在此深表感谢。
储能钠电池技术的涉及面广，又正在蓬勃发展之中，受编著者水平所限，书中难免出现一些疏漏和不足之处，敬请专家和广大读者批评指正。
编著者
2025年1月
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