《电化学储能设计及应用》全面介绍了电化学储能技术相关内容，包括基本原理、器件组成与基本性能、电化学储能设计相关理论、设计过程等，为读者提供了扎实的理论基础，有助于理解电化学储能设计的方法及其理论依据。重点讨论了各类化学电源设计及其应用场景，特别是锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池、锂空气电池、锌空气电池、水系离子电池、液流电池、电化学电容器的工作原理、关键技术和设计流程。通过选取典型的化学能源设计案例进行分析，探讨了不同应用场景下的设计理念和实现方式，论述了不同储能技术的优缺点及其可能的适用场景。此外，书中还针对当前“双碳”目标下的能源转型需求，详细讨论了清洁生产、绿色再生的含义，提出了不同电化学储能技术中可行的废旧电池资源化措施。通过理论与实践相结合的方式，系统地介绍了先进电化学储能技术的设计与应用，为培养新能源材料与器件领域创新型人才提供参考。
本书是高等学校能源与储能相关专业的教学用书，也可供相关领域的专业人才和研究人员参考。

第1章 电化学储能绪论
1.1电化学储能基础 001
1.1.1电化学储能的定义 001
1.1.2电化学储能器件——电池 001
1.1.3经典电池储能 001
1.1.4电极电势与能斯特方程 003
1.2电化学储能发展现状 003
1.3电化学储能设计概述 004
1.3.1电化学储能设计含义 004
1.3.2电化学储能设计分类 004
1.3.3电化学储能设计作用 005
思考题 005
参考文献 005
第2章 电化学储能器件概述
2.1电化学储能器件的组成 006
2.1.1电极 006
2.1.2电解质 008
2.1.3隔膜 008
2.1.4其他组成 009
2.2电化学储能器件的分类 010
2.2.1一次电池 010
2.2.2二次电池 011
2.3电化学储能器件的基本性能 013
2.3.1电动势 013
2.3.2电压 013
2.3.3内阻 014
2.3.4容量 015
2.3.5放电率 016
2.3.6能量 017
2.3.7功率 019
2.3.8放电曲线 020
2.3.9自放电率与寿命 020
思考题 021
参考文献 022
附录电池型号及规格 022
第3章 电化学储能设计相关理论
3.1电化学储能电传导理论 023
3.1.1电传导的导电机理 023
3.1.2电子和离子的传导行为 025
3.2法拉第定律及其应用 028
3.2.1法拉第定律 028
3.2.2二次电池充电效率 029
3.2.3电极活性物质的利用效率 030
3.2.4法拉第定律在电化学储能设计中的应用 030
3.3电化学储能热力学基础 031
3.3.1可逆电池 031
3.3.2可逆电极 033
3.3.3电位-pH图 035
3.4电化学储能动力学基础 038
3.4.1不可逆的电极过程 038
3.4.2金属的阳极过程 042
3.5电池设计中的表界面原理 045
3.5.1表界面的含义与分类 045
3.5.2液体表面 046
3.5.3固体表面 047
3.5.4高分散体系的表面能 048
3.5.5固-液界面现象 048
3.5.6电极 溶液界面的双电层现象 050
3.6电池成组原理 051
3.6.1电池的串联 051
3.6.2电池的并联 052
3.6.3电池的复联(串并联) 052
思考题 053
参考文献 053
第4章 电化学储能设计过程
4.1电化学储能设计的目标和电化学储能器件标准 054
4.1.1电化学储能设计目标 054
4.1.2电化学储能器件标准 054
4.2电化学储能设计的基本程序 057
4.2.1设计理念标准化 057
4.2.2综合分析 057
4.2.3性能设计 058
4.2.4结构设计 059
4.2.5安全性设计 060
4.3电化学储能设计的一般步骤 061
4.3.1了解电化学储能的性能指标及使用条件 061
4.3.2确定电化学储能的基本参数及工艺设计 061
4.3.3确定正负极活性物质的用量 062
4.3.4确定正负极板的平均厚度 063
4.3.5确定隔膜材料及相关参数 063
4.3.6确定电解质种类及用量 064
4.3.7确定电化学储能器件的装配松紧度及
单体电化学储能器件容器尺寸 065
思考题 065
参考文献 066
第5章 各类化学电源设计
5.1锂离子电池设计 067
5.1.1锂离子电池概述 067
5.1.2锂离子电池性能设计 069
5.1.3锂离子电池结构设计 072
5.1.4锂离子电池工艺设计 077
5.1.5软包锂离子电池设计 080
5.1.6固态锂离子电池 087
5.2钠离子电池设计 091
5.2.1钠离子电池概述 091
5.2.2钠离子电池性能设计 094
5.2.3钠离子电池结构设计 096
5.2.4钠离子电池工艺设计 098
5.2.5软包钠离子电池设计 102
5.3锂-硫电池设计 106
5.3.1锂-硫电池概述 106
5.3.2锂-硫电池设计相关因素 108
5.3.3锂-硫电池设计关键技术 109
5.3.4锂-硫电池设计基本过程 110
5.3.5软包锂-硫电池设计 114
5.4锂-空气电池设计 117
5.4.1锂-空气电池概述 117
5.4.2锂-空气电池设计相关因素 118
5.4.3锂-空气电池设计关键技术 119
5.4.4锂-空气电池设计基本过程 119
5.4.5锂-空气电池设计案例1 120
5.4.6锂-空气电池设计案例2 120
5.5锌-空气电池设计 121
5.5.1锌-空气电池概述 121
5.5.2锌-空气电池设计相关因素 122
5.5.3锌-空气电池设计关键技术 123
5.5.4锌-空气电池设计基本过程 124
5.5.5锌-空气电池设计 124
5.6水系离子电池设计 125
5.6.1水系离子电池概述 125
5.6.2水系离子电池关键材料 128
5.6.3水系离子电池设计关键技术 134
5.6.4水系离子电池设计相关因素 135
5.6.5水系离子电池设计基本过程 136
5.6.6水系离子电池设计案例 137
5.6.7水系离子软包电池 138
5.7液流电池设计 142
5.7.1液流电池概述 142
5.7.2液流电池的关键材料 145
5.7.3液流电池设计关键技术 146
5.7.4液流电池设计基本过程 150
5.7.5液流电池发展现状 151
5.7.6液流电池设计原则 151
5.8电化学电容器设计 152
5.8.1电化学电容器概述 152
5.8.2电化学电容器设计关键技术 154
5.8.3电化学电容器设计基本过程 156
5.8.4电化学电容器设计 161
思考题 164
参考文献 164
第6章 各类化学电源应用场景
6.1传统水系电池的应用 168
6.1.1铅酸电池的应用 168
6.1.2镍-镉电池的应用 169
6.1.3镍-氢电池的应用 170
6.2碱金属离子电池的应用 171
6.2.1锂离子电池的应用 171
6.2.2钠离子电池的应用 175
6.3金属锂电池的应用 179
6.3.1锂-硫电池的应用 179
6.3.2锂-空气电池的应用 181
6.4新型水系电池的应用 183
6.4.1锌-空气电池的应用 183
6.4.2水系离子电池的应用 186
6.5液流电池的应用 188
6.5.1全钒液流电池的应用 188
6.5.2其他液流电池的应用 191
6.6超级电容器的应用 193
6.6.1超级电容器的市场和政策导向 193
6.6.2超级电容器的应用 194
6.6.3超级电容器标准及展望 202
思考题 202
参考文献 202
第7章 “双碳”目标下电化学储能的绿色低碳可再生发展
7.1概述 207
7.1.1“双碳”目标 207
7.1.2“双碳”目标下的电化学储能 208
7.2电化学储能的清洁生产 210
7.2.1清洁生产的含义 210
7.2.2清洁生产的实施 210
7.2.3电池行业清洁生产评价指标体系 211
7.3电化学储能的绿色再生 219
7.3.1绿色再生的含义 219
7.3.2绿色再生的实施 219
7.3.3电池行业绿色再生评价指标体系 220
7.4废旧电池的资源化 221
7.4.1铅酸电池 221
7.4.2镍-镉电池 223
7.4.3镍-氢电池 224
7.4.4锂离子电池 227
7.5总结与展望 233
思考题 234
参考文献 234