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| 編輯推薦： |
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本书有以下特点：1. 体系完整。本书按照能源物理化学、新型储能材料、储能器件、储能技术的应用及纳米材料合成、制备、表征的体系结构顺序来组织内容，在新型能源领域的介绍方面既有先进能源存储材料的获得又有储能器件的设计，并结合实际应用和技术的介绍。2. 例题、习题、思考题丰富，注重学生独立制订方案的设计能力和运用计算机解决问题的能力培养以及学生思维能力和理解能力的发挥。3. 注重引入实践、实验设计章节的内容，以便培养学生的创新精神，并从系统的角度建立理论与实践相结合的基本思路。
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| 內容簡介： |
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本书内容主要涵盖了各种先进储能材料和器件的原理、设计、制备方法、性能评价以及实际应用等方面，具体包括能源及纳米科学简介、电介质储能材料与器件、电化学储能材料与器件、太阳能储能材料与器件、氢能储能材料与器件、其他能源转换与存储技术、纳米材料与纳米技术、纳米材料的制备与表征技术、纳米材料与纳米技术的应用和实验设计。本书重点介绍锂离子电池，超级电容器，固态电池，电介质储能材料和电容器，太阳能光电转换技术，其他新能源储能材料和常见储能器件的原理、结构和性能优化方法。同时，本书探讨了新型储能材料的研究进展，如钙钛矿材料、多孔材料、纳米材料和有机储能材料等，希望能够帮助读者深入了解先进储能材料和器件的发展现状和趋势。本书紧跟前沿科学研究，与生产生活联系较为紧密，实验操作性强，能帮助读者衔接基础知识与前沿科研成果，巩固对各项储能技术和储能材料的掌握，掌握一定的材料创新设计与开发能力。本书可供高等院校新能源材料与器件及相关专业的师生学习使用。
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| 目錄：
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第1章能源及纳米科学001
1.1能源001
1.1.1能源分类001
1.1.2能源基础006
1.1.3能量储存技术009
1.2纳米科技012
1.2.1纳米科技概述012
1.2.2纳米科技发展与展望016
习题019
第2章电介质储能材料与器件020
2.1电介质物理基础020
2.1.1原子结构020
2.1.2化学键020
2.1.3能带理论021
2.2电介质极化024
2.2.1电介质分类024
2.2.2电介质极化原理025
2.2.3电介质电容特性033
2.2.4极化率034
2.2.5有效电场及介电常数034
2.3电介质损耗036
2.4电介质的电导040
2.4.1电导机理041
2.4.2气体电介质电导041
2.4.3液体电介质电导042
2.4.4固体电介质电导042
2.5电介质的击穿046
2.5.1概述046
2.5.2击穿过程050
2.5.3击穿分类056
2.6电介质储能材料056
2.6.1概述056
2.6.2陶瓷电介质材料058
2.6.3全有机电介质材料059
2.6.4导电颗粒/聚合物复合电介质材料062
2.6.5陶瓷颗粒/聚合物复合电介质材料063
2.6.6不同维度颗粒/聚合物复合电介质材料066
2.6.7核壳填料/聚合物复合电介质材料067
2.6.8多层结构复合电介质材料071
2.7电介质储能器件073
2.7.1概述073
2.7.2电容器及工作原理075
2.7.3器件与设备运行076
2.7.4电介质储能器件展望077
习题079
第3章电化学储能材料与器件080
3.1储能电池概述080
3.1.1原电池081
3.1.2电解池083
3.2锂离子电池083
3.3二氧化钛晶体结构表征概述094
3.3.1锐钛矿相二氧化钛095
3.3.2金红石相二氧化钛095
3.3.3板钛矿相二氧化钛096
3.3.4青铜矿相二氧化钛096
3.4离子扩散动力学性能分析096
3.4.1恒流间歇滴定法096
3.4.2恒压间歇滴定法097
3.4.3循环伏安法098
3.4.4电化学阻抗谱法098
3.5电化学超级电容器098
3.5.1超级电容器概述098
3.5.2超级电容器的特点099
3.5.3超级电容器的结构100
3.5.4超级电容器工作原理100
3.5.5超级电容器的发展与应用102
3.6固态电池103
3.6.1概述103
3.6.2固态电池的结构104
3.6.3固态电池工作原理104
3.6.4固态电池电解质105
3.6.5固态电池正极材料106
3.6.6固态电池负极材料106
习题106
第4章太阳能储能材料与器件108
4.1太阳能储能基础108
4.1.1概述108
4.1.2光电转换原理113
4.1.3太阳能电池的结构119
4.1.4太阳能电池组件的封装129
4.1.5太阳能电池的主要技术参数132
4.1.6影响电池效率的一些因素134
4.2太阳能电池材料135
4.2.1硅太阳能电池135
4.2.2化合物半导体太阳能电池141
4.2.3染料敏化太阳能电池144
4.2.4有机薄膜太阳能电池144
4.2.5钙钛矿太阳能电池145
4.3太阳能能量转换技术及应用150
4.3.1太阳能光伏发电技术150
4.3.2太阳能光热发电技术159
4.3.3光伏系统及应用161
4.3.4太阳能热电站的发展162
4.3.5太阳能发电站的发展163
习题163
第5章氢能储能材料与器件164
5.1氢能源制备164
5.1.1化石燃料制氢164
5.1.2生物及生物质制氢165
5.1.3太阳能光解水制氢169
5.1.4电解水制氢171
5.2氢能源储存技术174
5.2.1气态储氢174
5.2.2液态储氢175
5.2.3固态储氢材料176
5.3储氢材料与制备方法177
5.3.1碳基多孔材料177
5.3.2金属有机物多孔材料179
5.3.3金属氢化物储氢材料181
5.3.4配位氢化物储氢材料183
5.4氢能的应用183
5.4.1燃料电池183
5.4.2氢冶金191
习题192
第6章其他能源转换与存储技术194
6.1生物质能转换技术194
6.1.1概述194
6.1.2生物质能分类196
6.1.3生物质能的转换技术197
6.1.4生物质能的应用201
6.2风能转换与存储技术201
6.2.1概述201
6.2.2风能利用技术202
6.2.3风力发电系统205
6.2.4风能的应用与发展208
6.3海洋能转换与存储技术212
6.3.1概述212
6.3.2潮汐能发电技术214
6.3.3波浪能发电技术215
6.3.4温差能发电技术217
6.3.5盐差能发电技术218
6.4核能转换与存储技术220
6.4.1概述220
6.4.2核能发电技术226
6.4.3核能的应用及发展233
6.5地热能转换与存储技术238
6.5.1概述238
6.5.2地热发电技术240
6.5.3地热能的应用247
习题248
第7章纳米材料与纳米技术250
7.1纳米材料250
7.1.1纳米材料定义250
7.1.2纳米材料分类251
7.1.3纳米结构253
7.2纳米材料基本理论254
7.2.1电子能级不连续性和表面效应254
7.2.2量子尺寸效应和小尺寸效应256
7.2.3宏观量子隧道效应257
7.2.4库仑堵塞与量子隧穿258
7.2.5介电限域效应258
7.3纳米材料理化特性259
7.3.1特殊的力学、热学、磁学、光学性质259
7.3.2表面活性与敏感特性264
7.3.3光催化性能264
7.4纳米技术265
7.4.1国内外纳米技术的发展265
7.4.2纳米技术的应用269
习题271
第8章纳米材料的制备与表征技术273
8.1纳米材料的制备273
8.1.1纳米材料制备简介273
8.1.2纳米粉末的制备274
8.1.3纳米薄膜的制备294
8.1.4纳米块体材料的制备及性能297
8.1.5纳米结构构筑297
8.2纳米材料表征技术300
8.2.1纳米检测技术300
8.2.2纳米表征方法308
习题317
第9章纳米材料的应用与纳米器件319
9.1纳米材料的应用319
9.1.1几种碳纳米材料319
9.1.2几种常见的光触媒329
9.1.3纳米材料的应用实例330
9.2纳米器件333
9.2.1固态纳米电子器件333
9.2.2分子电子器件345
9.2.3纳米光电器件352
9.2.4纳米磁性器件359
9.2.5关于纳米器件方面的职业生涯规划364
习题368
第10章实验设计370
10.1实验一锂离子电池纳米电极材料制备、材料表征及制作370
10.2实验二薄膜电容器聚合物电介质材料的制备及表征372
10.3实验三PVDF淬火介质材料测试训练374
10.4实验四新型储能器件设计训练375
附录各储能技术示意图377
参考文献381
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| 內容試閱：
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能源是人类文明进步的重要物质基础和动力，攸关国家安全和国计民生。随着能源需求的不断增加和环境问题的日益突出，储能技术作为解决能源存储和利用的关键问题之一，引起了广泛的关注和研究。储能技术的发展不仅对于能源供应的稳定性和可持续性具有重要意义，还能推动清洁能源的高效利用，减少对传统化石能源的依赖。
2022年国家发展改革委和国家能源局联合印发了《“十四五”新型储能发展实施方案》，方案中提出新型储能是构建新型电力系统的重要技术和基础装备，是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑，也是催生国内能源新业态、抢占国际战略新高地的重要领域。“十四五”时期要求到2025年，新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段，具备大规模商业化应用条件；到2030年，新型储能全面市场化发展，基本满足构建新型电力系统需求，全面支撑能源领域碳达峰目标如期实现；力争为2060年前实现碳中和打好基础，必须协同推进能源低碳转型与供给保障，加快能源系统调整以适应新能源大规模发展，推动形成绿色发展方式和生活方式。
本书主要侧重对能量转换与储存技术领域综合和前沿知识的论述，突出能量转换与储存技术领域涉及的方方面面，有助于推动新能源学科的发展，促进新能源储能技术的研究。本书收录最新的研究成果和技术进展，介绍先进储能材料和器件的基本原理和结构特点，旨在全面系统地介绍储能技术的最新研究进展、关键原理和应用领域，为科研人员、工程师和相关专业学生提供一个全面了解先进储能材料和器件的参考资料。
此外，本书与生产实践联系较为紧密，实验操作性强，并且紧跟前沿科学研究。因此在学习本书时，读者还可以完成理论与实践相结合，基础知识与前沿科研成果相衔接，将最新的研究成果和实际应用案例相融合，以巩固对各项储能技术和储能材料的理解掌握，具备一定的材料创新设计与开发能力，能够了解储能技术的前沿动态，掌握先进储能材料和器件的基本原理和设计方法，为解决能源存储和利用问题提供有益的参考和指导。
本书由哈尔滨理工大学张月、张永泉、张昌海担任主编。其中，张月主要负责第1章、第3章、第4章和第7章的编写任务；张永泉主要负责第2章和第9章的编写任务；张昌海主要负责第5章、第6章和第8章的编写任务。其余参与编写的人员有哈尔滨市产品质量综合检验检测中心刘振宇，哈尔滨理工大学迟庆国、张天栋、殷超、王绪彬。全书由哈尔滨理工大学王暄主审。
本书的编写离不开许多专家学者和同行的支持和帮助，在此向他们表示感谢。同时，我们也希望能够得到读者的宝贵意见和建议，以便在以后的工作中进一步完善和改进本书的内容。希望本书能够对读者的学术研究和实践工作起到积极的促进作用，使他们为储能技术的发展做出一定的贡献。
希望本书的出版能够推动储能技术的进一步发展和应用。
编者
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