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原位電化學(xué)表征原理、方法及應(yīng)用

原位電化學(xué)表征原理、方法及應(yīng)用

作者：晏成林
出版社：化學(xué)工業(yè)出版社出版時(shí)間：2021-03-01
開(kāi)本： 16開(kāi) 頁(yè)數(shù)： 166
中 圖 價(jià):¥48.3(7.0折) 定價(jià)  ¥69.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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原位電化學(xué)表征原理、方法及應(yīng)用 版權(quán)信息

原位電化學(xué)表征原理、方法及應(yīng)用 本書(shū)特色

作者綜述了現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外原位表征的先進(jìn)技術(shù)，介紹了各種測(cè)試技術(shù)的基本理論，在應(yīng)用方面采用了大量科研工作中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題作案例，理論聯(lián)系實(shí)踐，實(shí)用性強(qiáng)。

原位電化學(xué)表征原理、方法及應(yīng)用 內(nèi)容簡(jiǎn)介

《原位電化學(xué)表征原理、方法及應(yīng)用》共11章，主要介紹了國(guó)內(nèi)外有關(guān)電化學(xué)的各種原位表征技術(shù)，并深究了其原理和原位表征時(shí)所需要搭建的裝置，包括電化學(xué)原位X射線技術(shù)、電化學(xué)原位傅里葉紅外光譜、電化學(xué)原位磁共振技術(shù)、電化學(xué)原位光學(xué)技術(shù)、電化學(xué)原位拉曼光譜、電化學(xué)原位紫外可見(jiàn)光譜、電化學(xué)原位掃描探針技術(shù)、電化學(xué)原位電子分析技術(shù)、電化學(xué)原位中子技術(shù)、電化學(xué)原位重量分析技術(shù)和其他電化學(xué)原位技術(shù)，如原位聲發(fā)射技術(shù)和原位電化學(xué)膨脹技術(shù)等。在編寫(xiě)過(guò)程中，首先介紹了各種分析測(cè)試技術(shù)的基本理論，在應(yīng)用方面介紹了科研工作中的大量實(shí)際問(wèn)題案例，注重與原位分析前沿技術(shù)的發(fā)展結(jié)合。
《原位電化學(xué)表征原理、方法及應(yīng)用》可為本領(lǐng)域內(nèi)的科研人員提供有價(jià)值的參考信息，對(duì)促進(jìn)鋰離子電池的發(fā)展有推進(jìn)作用。本書(shū)也可作為高等學(xué)校能源化學(xué)、儲(chǔ)能科學(xué)與工程、新能源材料與器件等專(zhuān)業(yè)本科、研究生的教學(xué)用書(shū)。

原位電化學(xué)表征原理、方法及應(yīng)用原位電化學(xué)表征原理、方法及應(yīng)用 前言

可充電鋰離子電池（LIBs）是□廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽車(chē)的能量存儲(chǔ)設(shè)備。社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展要求鋰離子電池具有更高的能量和功率密度，具有更長(zhǎng)的循環(huán)壽命以及更好的安全性能。開(kāi)發(fā)這種更先進(jìn)的鋰離子電池不僅需要對(duì)現(xiàn)有的電極材料進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)也需要發(fā)現(xiàn)和利用具有更優(yōu)異電化學(xué)性能的新型電極材料。工欲善其事，必先利其器，鋰離子電池的發(fā)展需要使用各種表征技術(shù)來(lái)深入研究電極材料的結(jié)構(gòu)性變化以及電池在電化學(xué)循環(huán)過(guò)程中的性能衰減機(jī)制。
近年來(lái)，研究人員在電池非原位表征技術(shù)的發(fā)展上已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，非原位表征技術(shù)雖然可以提供有關(guān)電池材料的有價(jià)值的信息，但后處理性質(zhì)限制了研究材料動(dòng)力學(xué)特性的能力。例如充放電循環(huán)和加熱過(guò)程中的詳細(xì)結(jié)構(gòu)變化及中間相就不能通過(guò)非原位技術(shù)測(cè)得。此外，由于工作電極對(duì)空氣和水分的敏感性，單從電化學(xué)過(guò)程的非原位測(cè)量結(jié)果，如價(jià)態(tài)變化、表面反應(yīng)、界面反應(yīng)來(lái)看，不能完全反映電池內(nèi)部真實(shí)發(fā)生的情況。在電池運(yùn)行條件下的原位測(cè)試技術(shù)可以提供有關(guān)電極材料結(jié)構(gòu)演變、氧化還原機(jī)制、固態(tài)電解質(zhì)間相（SEI）的形成、電極副反應(yīng)、鋰離子傳輸特性的信息。因此，在真實(shí)的電池工作條件下獲取信息對(duì)鋰離子電池的發(fā)展至關(guān)重要。原位測(cè)試分析技術(shù)可以在電池不停止運(yùn)行的情況下揭示更多有關(guān)電極材料的有價(jià)值的信息，并有助于探索結(jié)構(gòu)特性和電化學(xué)性能之間的相關(guān)性。書(shū)中，我們介紹了鋰離子電池中使用的各種原位表征技術(shù)，每種先進(jìn)技術(shù)都有其獨(dú)特的方法來(lái)研究電極材料的特定性能和電化學(xué)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)演化，也可以結(jié)合使用提供更全面的信息。本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中，先介紹了各種分析測(cè)試技術(shù)的基本理論，在應(yīng)用方面采用了科研工作中的大量實(shí)際問(wèn)題作案例，注重與原位分析前沿技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合。
在此對(duì)書(shū)中所引用文獻(xiàn)資料的作者致以誠(chéng)摯的謝意。限于編者的水平和時(shí)間，書(shū)中疏漏之處在所難免，懇請(qǐng)各位讀者批評(píng)指正。

編著者
□0□0年8月

原位電化學(xué)表征原理、方法及應(yīng)用 目錄

□□章電化學(xué)原位X射線技術(shù)1
1.1原位X射線衍射1
1.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置□
1.1.□觀察循環(huán)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)和形態(tài)演變7
1.□原位X射線光電子能譜8
1.□.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置8
1.□.□觀察電極界面反應(yīng)9
1.3原位X射線熒光顯微鏡1□
1.3.1基本原理1□
1.3.□觀察硫和多硫化物的分布13
1.4原位X射線反射14
1.4.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置15
1.4.□觀察金屬硅化物薄膜界面的鋰化16
1.5原位X射線斷層掃描19
1.5.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置19
1.5.□觀察鋰化過(guò)程中的形態(tài)演變和化學(xué)成分的變化□1
1.6原位X射線吸收光譜□□
1.6.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置□3
1.6.□觀察化學(xué)成分變化引起容量衰減□4
1.6.3區(qū)別各種氧化態(tài)□4
1.6.4篩選多功能黏合劑□6
1.7原位X射線拉曼散射□6
1.7.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置□7
1.7.□觀察石墨電極電子結(jié)構(gòu)變化□8

第□章電化學(xué)原位傅里葉紅外光譜31
□.1原位傅里葉變換紅外光譜31
□.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置3□
□.1.□觀察薄膜電極動(dòng)態(tài)行為33
□.1.3研究初始充電過(guò)程中的溶劑化/去溶劑化34
□.1.4研究添加劑的還原34
□.□原位顯微鏡傅里葉變換紅外反射光譜38
□.□.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置39
□.□.□研究電解液還原產(chǎn)物40
□.3原位偏振調(diào)制傅里葉變換紅外光譜43
□.3.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置43
□.3.□研究非水電解質(zhì)在LiCoO□薄膜電極上的電化學(xué)氧化行為45

第3章電化學(xué)原位磁共振技術(shù)47
3.1原位核磁共振波譜47
3.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置47
3.1.□對(duì)鋰微結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)的量化分析49
3.□磁共振成像5□
3.□.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置5□
3.□.□實(shí)時(shí)識(shí)別枝晶生長(zhǎng)位置55
3.3電子順磁共振波譜58
3.3.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置58
3.3.□研究循環(huán)過(guò)程中自由基氧物種的形成過(guò)程59
3.4穆斯堡爾光譜技術(shù)64
3.4.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置64
3.4.□研究電子環(huán)境對(duì)材料結(jié)構(gòu)的影響66

第4章電化學(xué)原位光學(xué)技術(shù)67
4.1光學(xué)顯微鏡67
4.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置67
4.1.□觀察鋰枝晶的生長(zhǎng)70
4.□多光束光學(xué)應(yīng)力傳感器76
4.□.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置76
4.□.□實(shí)時(shí)應(yīng)力評(píng)估77

第5章電化學(xué)原位拉曼光譜78
5.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置78
5.□評(píng)估循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力79
5.3觀察SEI的形成和組成79
5.4判斷活性材料對(duì)電化學(xué)過(guò)程的貢獻(xiàn)程度以及斷開(kāi)粒子的確切位置8□

第6章電化學(xué)原位紫外-可見(jiàn)光譜84
6.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置84
6.□觀察多硫化物的濃度85

第7章電化學(xué)原位掃描探針技術(shù)91
7.1原位原子力顯微鏡91
7.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置91
7.1.□在鋰離子電池負(fù)極材料研究中的應(yīng)用9□
7.1.3在鋰離子電池正極材料研究中的應(yīng)用9□
7.1.4在固體電解質(zhì)界面膜（SEI）中的應(yīng)用93
7.□原位導(dǎo)電原子力顯微鏡94
7.□.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置94
7.□.□研究鋰離子在正極材料中的擴(kuò)散95
7.3原位電化學(xué)應(yīng)變顯微鏡97
7.3.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置97
7.3.□表征鋰離子嵌入和脫出的局部電遷移98
7.4原位掃描離子電導(dǎo)顯微鏡99
7.4.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置99
7.4.□測(cè)量錫和硅電極表面結(jié)構(gòu)的空間不均勻性99
7.5原位掃描隧道顯微鏡100
7.5.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置100
7.5.□研究電極電導(dǎo)率的變化101
7.6原位探針力顯微鏡10□
7.6.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置10□
7.6.□研究鋰離子在石墨負(fù)極的分布103
7.7原位掃描電化學(xué)顯微鏡104
7.7.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置104
7.7.□研究鋰離子電池中硅電極的表面反應(yīng)性106
7.8掃描電化學(xué)電池顯微鏡109
7.8.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置109
7.8.□研究復(fù)合電極電化學(xué)特性110

第8章電化學(xué)原位電子分析技術(shù)11□
8.1原位掃描電子顯微鏡11□
8.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置113
8.1.□觀察在使用固態(tài)電解質(zhì)的電池中鋰的沉積/溶解機(jī)制113
8.□原位透射電子顯微鏡116
8.□.1原理116
8.□.□觀察金屬鋰的電化學(xué)沉積動(dòng)力學(xué)117

第9章電化學(xué)原位中子技術(shù)119
9.1原位中子衍射119
9.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置119
9.1.□研究Li□MnO3·LiMO□（M=Ni、Co、Mn）復(fù)合正極的容量衰減機(jī)理1□0
9.□原位中子反射1□5
9.□.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置1□5
9.□.□分析晶體硅的鋰化1□6
9.□.3觀察SEI頂部的鋰枝晶層及其粗糙度13□
9.3原位中子深度剖面134
9.3.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置134
9.3.□觀測(cè)非平衡條件下鋰離子在電極中的分布狀況134
9.4原位中子散射137
9.4.1原理與實(shí)驗(yàn)137
9.4.□研究電極材料電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中相和體積的變化138
9.5原位中子照相/層析成像140
9.5.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置140
9.5.□原位中子照相/層析成像技術(shù)的應(yīng)用141

□□0章電化學(xué)原位重量分析技術(shù)144
10.1原位電化學(xué)石英晶體微天平144
10.1.1測(cè)試原理144
10.1.□EQCMD用于研究電極表面的界面反應(yīng)145
10.□原位二次離子質(zhì)譜法147
10.□.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置147
10.□.□原位SIMS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電解液中分子的動(dòng)態(tài)變化147
10.3原位差示電化學(xué)質(zhì)譜法150
10.3.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置150
10.3.□原位差示電化學(xué)質(zhì)譜法在電池表征中的應(yīng)用151

□□1章其他電化學(xué)原位技術(shù)154
11.1原位聲發(fā)射技術(shù)154
11.1.1原理與實(shí)驗(yàn)裝置154
11.1.□原位聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用155
11.□原位電化學(xué)膨脹技術(shù)159
11.□.1原位電化學(xué)膨脹技術(shù)原理159
11.□.□原位電化學(xué)膨脹技術(shù)的應(yīng)用159

參考文獻(xiàn)163
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