全固態(tài)電池因安全性高和能量密度高等優(yōu)點，已成為下一代儲能技術的關鍵發(fā)展方向。
本書共分為9章，三大部分。第一部分詳述固態(tài)離子導體的離子傳輸機理和基礎理論，并系統(tǒng)性地總結和介紹全球范圍內的固態(tài)電池研發(fā)進展，在此基礎上引出本書第二部分，也即主旨內容—硫化物全固態(tài)電池體系。第二部分主要從材料（硫化物固態(tài)電解質材料、正極材料、負極材料），到界面（正極、負極材料與硫化物固態(tài)電解質之間的界面），最后到電芯（硫化物全固態(tài)電池的組裝制備工藝和性能），介紹硫化物全固態(tài)電池，層層提升、循序漸進，力求對硫化物全固態(tài)電池領域的基礎科學和工藝問題進行全方位的總結和展示。第三部分對硫化物全固態(tài)電池發(fā)展進行了總結與展望。
本書不僅適合從事動力電池（特別是鋰電池、全固態(tài)電池）的研發(fā)人員、技術人員和管理人員參考，也可供高等學校儲能科學與工程、能源與環(huán)境系統(tǒng)工程、電力工程、新能源科學與工程、電化學等相關專業(yè)的師生參考。
吳凡，男 國家特聘專家（國家海外高層次人才引進計劃）； 中科院海外杰出人才引進計劃； 中國科學院物理研究所：特聘研究員、博士生導師 中科院物理所長三角研究中心：科學家工作室主任 天目湖先進儲能技術研究院：首席科學家 2011年獲浙江大學材料學學士學位，2014年獲美國北卡州立大學材料學博士學位，2014-2016年在普林斯頓大學開展博士后研究，2016-2018年在哈佛大學從事博士后及研究員工作。主要研究方向為先進能源材料（包括儲能和能源轉換兩方面）。2019年1月正式入職中國科學院物理研究所清潔能源實驗室（北京）。在中科院物理所長三角研究中心（江蘇溧陽）、天目湖先進儲能技術研究院（江蘇溧陽）成立科學家工作室。目前主要研究方向為全固態(tài)電池及固態(tài)電解質的基礎科學及產業(yè)化應用研究。至2020年9月，在國際高水平期刊發(fā)表SCI論文50篇，專著兩部，申請美國科技發(fā)明專利3項，中國科技發(fā)明專利11項，國際科技發(fā)明專利2項。擔任IEEE儲能材料專家委員會常務理事（standingdirector），Bentham科學出版社《Nanoscience&Nanotechnology-Asia》雜志策劃編輯，《物理學報》“固態(tài)電池�？笨妥庉�、《儲能科學與技術》“固態(tài)離子學與儲能�？笨妥庉�、PiscoMed科學出版社《CompositeMaterialsResearch》雜志和Elsevier出版社《DatainBrief》雜志編委會委員。2020年獲國家軍委科技委全國未來儲能技術挑戰(zhàn)賽全國優(yōu)勝獎（ 高獎）。作為項目負責人主持中科院百人計劃研究項目1項，江蘇省重點研發(fā)計劃重點項目1項，國家自然科學基金面上項目1項，北京市自然科學基金面上項目1項，天目湖先進儲能技術研究院科學家工作室研究項目1項，華為戰(zhàn)略前瞻性研發(fā)項目1項。作為課題負責人承擔國家自然科學基金重點研發(fā)項目1項，江蘇省新型研發(fā)機構項目1項，江蘇省戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展專項資金項目1項。入選/獲評天目湖英才榜C類人才、常州市突出貢獻人才、中科院海外杰出人才引進計劃B類擇優(yōu)、國家特聘專家（國家海外高層次人才引進計劃）等。
第1章 全固態(tài)電池概況及研發(fā)現狀 1
1.1 全固態(tài)電池定義和分類 1
1.2 全固態(tài)電池技術特點和優(yōu)勢 3
1.3 全固態(tài)電池的國家和地區(qū)政策規(guī)劃 5
1.3.1 中國 5
1.3.2 美國 6
1.3.3 歐洲 6
1.3.4 日本和韓國 6
1.4 全固態(tài)電池技術文獻計量分析 7
1.4.1 整體發(fā)展態(tài)勢 7
1.4.2 主要國家和地區(qū)分析 8
1.4.3 主要內容分析 8
1.5 全球企業(yè)動態(tài)與商業(yè)化進程 11
1.5.1 中國 11
1.5.2 美國 14
1.5.3 歐洲 15
1.5.4 日本和韓國 16
參考文獻 18
第2章 固態(tài)電解質離子輸運機理 19
2.1 離子擴散規(guī)律 19
2.1.1 Fick定律—擴散現象的描述 20
2.1.2 Einstein-Smoluchowski等式—熱運動擴散的描述 20
2.1.3 Nernst-Einstein關系—離子在外場下的運動 21
2.1.4 擴散系數及擴散系數間的關系 23
2.2 離子輸運的機理 27
2.2.1 基于單原子躍遷的輸運機制 28
2.2.2 多原子參與的輸運機制 31
2.2.3 界面體系的離子擴散 33
2.3 離子電導率的影響因素 37
2.3.1 溫度與離子電導率的關系 37
2.3.2 移動離子價態(tài)、半徑和濃度與離子電導率的關系 38
2.3.3 晶體結構與離子電導率的關系 39
2.3.4 缺陷與離子電導率的關系 41
2.3.5 晶界與離子電導率的關系 41
2.3.6 玻璃網絡結構與離子電導率的關系 42
2.4 離子輸運的測試方法 43
2.4.1 示蹤原子法 44
2.4.2 電化學方法 44
2.4.3 核磁共振法 47
2.4.4 準彈性中子散射 50
2.4.5 μ子自旋弛豫 51
參考文獻 51
第3章 硫化物固態(tài)電解質材料 57
3.1 概述 57
3.2 玻璃態(tài)硫化物電解質 60
3.2.1 Li2S-P2S5體系 60
3.2.2 Li2S-SiS2體系 64
3.2.3 Li2S-GeS2體系 66
3.2.4 Li2S-B2S3體系 67
3.2.5 玻璃態(tài)電解質小結 69
3.3 玻璃陶瓷態(tài)硫化物電解質 69
3.3.1 結構和離子傳導 69
3.3.2 玻璃陶瓷態(tài)電解質小結 72
3.4 晶態(tài)硫化物電解質 72
3.4.1 硫代鋰超離子導體 73
3.4.2 硫銀鍺礦型硫化物電解質 77
3.4.3 LGPS體系 79
3.4.4 層狀硫化物電解質 82
3.4.5 鋰硼硫晶態(tài)電解質 83
參考文獻 84
第4章 硫化物固態(tài)電解質材料的物理化學性能 93
4.1 離子電導率 93
4.1.1 晶態(tài)材料 93
4.1.2 非晶態(tài)材料 96
4.2 電子電導率 98
4.3 電化學穩(wěn)定窗口 98
4.4 化學穩(wěn)定性 101
4.4.1 空氣穩(wěn)定性 101
4.4.2 與有機溶劑的穩(wěn)定性 106
4.4.3 與鋰/鈉金屬負極的穩(wěn)定性 107
4.4.4 與正極活性材料的穩(wěn)定性 109
4.5 熱穩(wěn)定性 113
4.5.1 材料熱穩(wěn)定性 113
4.5.2 界面熱穩(wěn)定性 115
4.6 力學性能 115
參考文獻 117
第5章 硫化物電解質/電池干法制備工藝 125
5.1 硫化物固態(tài)電解質的干法制備 125
5.1.1 熔融淬冷法 125
5.1.2 高能球磨法 130
5.1.3 高能球磨與固相燒結聯用 135
5.1.4 固相燒結法 136
5.2 硫化物全固態(tài)電池的干法制備 138
5.2.1 粉末壓片 138
5.2.2 干法制膜 139
參考文獻 148
第6章 硫化物電解質/電池濕法制備工藝 156
6.1 概述 156
6.2 硫化物固態(tài)電解質液相參與的合成和加工方法 158
6.2.1 硫化物固態(tài)電解質的液相合成 159
6.2.2 硫化物固態(tài)電解質的溶液工藝 170
6.2.3 硫化物固態(tài)電解質的漿料工藝 174
6.3 液相參與的基于硫化物復合電極和固態(tài)電解質層的合成和加工 178
6.3.1 復合電極 178
6.3.2 固態(tài)電解質層 199
6.3.3 液相參與的基于硫化物全固態(tài)電池的加工 206
參考文獻 211
第7章 硫化物固態(tài)電解質與正極材料的界面問題 220
7.1 正極活性材料/硫化物固態(tài)電解質界面問題 220
7.1.1 空間電荷層 220
7.1.2 界面元素互擴散 231
7.1.3 界面反應 232
7.1.4 正極活性材料體積變化 236
7.2 正極活性材料/硫化物固態(tài)電解質界面問題解決辦法 237
7.2.1 硫化物固態(tài)電解質改性 238
7.2.2 正極包覆 238
7.2.3 正極層與電解質層界面優(yōu)化 244
7.2.4 制備碳基納米復合正極 247
參考文獻 247
第8章 硫化物固態(tài)電解質與負極材料的界面問題 252
8.1 鋰金屬負極/硫化物固態(tài)電解質界面問題及解決方法 252
8.1.1 界面問題 252
8.1.2 界面問題解決方法 255
8.2 硅負極/硫化物固態(tài)電解質界面問題及解決方法 258
8.2.1 界面問題 258
8.2.2 界面問題解決方法 259
8.3 石墨負極/硫化物固態(tài)電解質界面問題及解決方法 262
8.3.1 界面問題 262
8.3.2 界面問題解決方法 265
參考文獻 267
第9章 硫化物全固態(tài)電池的發(fā)展趨勢與展望 270
9.1 硫化物全固態(tài)電池應用場景和市場預測 270
9.2 硫化物全固態(tài)電池發(fā)展趨勢 271
9.2.1 材料體系創(chuàng)新 271
9.2.2 制造工藝升級 272
9.2.3 技術發(fā)展路線圖 273
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