前言：

材料和能源是现代文明的两大支柱。材料是人类社会进步的重要里程碑，它是一切物质生产和日常生活不可缺少的要素。随着人类社会工农业生产的快速发展，与人类休戚相关的石油、天然气和煤等传统能源的资源日益减少，同时这些传统能源消耗带来的环境污染日益严重，威胁着人类赖以生存的环境。为了实现可持续发展，同时保护人类赖以生存的自然环境与自然资源，发展新能源及新能源材料是人类必须解决的重大课题。为了平衡发展、资源、环境三者的关系，科学家提出了资源与能源最充分利用技术和环境最小负担技术。发展新能源和新能源材料是这两大技术的重要组成部分。我国历年来都较为重视新能源与新能源材料的研究，在“十三五”规划中明确指出新能源材料是高新技术研究和产业化的重点之一。
减少污染物排放、优化能源结构、实现人类社会的可持续发展是新能源发展的最终目标。在新能源的发展过程中，新能源材料可以起到引导和支撑作用。为了适应我国经济发展战略、提高人才市场竞争力以及新能源及新能源材料产业发展的需求，同时也为了培养专业面宽、知识面广和工程能力强的应用型能源方面的人才，我们编写了《新型电化学能源材料》这本书。作为能源与材料科学方面的人才，了解与掌握电化学能源领域的新材料重要组成及发展前景，是社会与市场的需要，同时也是材料发展的需要。
本书根据当前电化学能源材料领域最新研究进展，并结合国家能源发展战略，全面系统地归纳总结了新型电化学能源材料。本书先阐述了电化学能源与电化学的相关基础理论知识，再着重介绍了有重要意义且发展前景看好的电化学储能器件及应用于其中的新材料，包括：新型二次电池中的锂离子电池、锂硫电池、其它碱金属离子电池、铝离子电池、锌离子电池；新型超级电容器；燃料电池中的质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池；金属-空气电池。
在本书编写过程中，参考了大量的文献资料，本书的出版还得到了东华理工大学化学江西省一流学科和材料科学与工程江西省一流专业给予的经费支持，在此一并表示感谢。另外，本书涉及的知识面较广，限于编者学识水平，不妥之处敬请批评指正。

编者
2019年8月 

目录：

第1章 绪论 / 001
1.1 能源 001
1.1.1 能源利用与环境问题 001
1.1.2 能源发展趋势 003
1.1.3 能源与电化学 003
1.1.4 化学电源的发展简史 004
1.2 电化学测量体系 005
1.3 电化学性能测试方法 006
1.3.1 电化学交流阻抗谱 007
1.3.2 线性扫描伏安法 008
1.3.3 循环伏安法 008
1.3.4 恒流充放电测试 009
参考文献 009
第2章 新型二次电池/ 010
2.1 锂离子电池 010
2.1.1 概述 010
2.1.2 三元正极材料 013
2.1.3 电解液 015
2.1.4 新型隔膜 019
2.1.5 固态电解质 020
2.1.6 硅基负极材料 029
2.2 锂硫电池 036
2.2.1 概述 036
2.2.2 新型硫正极材料 039
2.2.3 新型硫化锂正极材料 045
2.2.4 负极材料 048
2.2.5 电解液 051
2.2.6 锂硫电池隔膜 055
2.3 其它碱金属离子电池 059
2.3.1 概述 059
2.3.2 钠离子电池 060
2.3.3 钾离子电池 067
2.4 铝离子电池 069
2.4.1 概述 069
2.4.2 正极材料 070
2.4.3 电解质 071
2.5 锌离子电池 072
2.5.1 概述 072
2.5.2 新型正极材料 073
2.5.3 电解液 077
2.5.4 负极材料 078
参考文献 081
第3章 新型超级电容器 / 086
3.1 概述 086
3.1.1 发展历史 087
3.1.2 工作原理及分类 088
3.2 双电层超级电容器电极材料 094
3.2.1 活性炭 094
3.2.2 碳纳米管 096
3.2.3 石墨烯 098
3.2.4 炭气凝胶 101
3.3 赝电容超级电容器电极材料 101
3.3.1 过渡金属氧化物 102
3.3.2 过渡金属硫、磷、硒化物 103
3.3.3 过渡金属碳（氮）化物 104
3.3.4 导电聚合物 105
3.4 其它新型电极材料 109
3.4.1 金属有机骨架材料 109
3.4.2 共价有机骨架材料 111
3.4.3 黑磷 112
3.5 微型结构超级电容器器件结构与性能 112
3.5.1 一维纤维状微型超级电容器 113
3.5.2 二维平面微型超级电容器 114
参考文献 115
第4章 燃料电池 / 119
4.1 燃料电池现状与未来 119
4.1.1 概述 119
4.1.2 燃料电池的现状 120
4.1.3 前景与挑战 121
4.2 质子交换膜燃料电池 123
4.2.1 质子交换膜燃料电池工作原理 123
4.2.2 质子交换膜燃料电池膜电极 124
4.2.3 质子交换膜的导电作用 131
4.2.4 水管理 138
4.2.5 质子交换膜燃料电池需解决的关键问题 141
4.3 固体氧化物燃料电池 142
4.3.1 固体氧化物燃料电池工作原理 142
4.3.2 固体氧化物燃料电池的结构类型 143
4.3.3 固体氧化物燃料电池构件 144
4.3.4 固体氧化物燃料电池需解决的关键问题 149
参考文献 150
第5章 金属-空气电池 / 152
5.1 概论 152
5.2 不同类型的金属-空气电池及其电化学反应 154
5.2.1 水系体系 155
5.2.2 无水质子体系 158
5.2.3 杂化体系和固态体系 160
5.3 电催化剂 161
5.3.1 贵金属催化剂 161
5.3.2 过渡金属氧化物和氮化物 162
5.3.3 碳酸酯材料 168
5.3.4 金属-氮化合物 169
5.3.5 导电聚合物 170
5.4 隔膜 170
5.5 阳极 171
5.6 动力学和界面 172
5.7 展望 172
参考文献 174
缩略语表 / 177