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| 內容簡介： |
《储能材料概论》是战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系——“先进功能材料与技术”系列教材之一，全面而深入地探讨了储能材料的最新进展与应用。内容覆盖电化学储能材料、热能储能材料、氢能储能材料、水合物储能材料等，详细解析了各类储能材料的储能原理、性能要求、评价方法、性能优化及在能源存储系统中的实际应用。本书结合理论基础与前沿技术，深入剖析了储能材料的科学机理，既介绍了发展较为成熟、已工业化的储能材料，又探讨了具有发展潜力的新兴储能材料。
本书可作为材料、化工、能源等专业研究生及高年级本科生教材，也可供相关领域科研人员、工程师等参考，旨在为读者提供一个全面了解储能材料及其应用的参考指南。
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| 目錄：
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1绪论1
1.1“双碳”目标与可再生能源利用1
1.2储能技术及其应用2
1.3储能材料简介4
1.3.1储能材料分类5
1.3.2储能材料研究面临的挑战5
参考文献6
2储能技术原理8
2.1能量转换与储存8
2.2常见的储能技术原理13
2.2.1机械能储能技术14
2.2.2化学能储能技术22
2.2.3电能储能技术25
2.2.4热能储能技术32
2.2.5氢能储能技术38
2.2.6水合物储能技术43
参考文献50
3储能材料的性能要求及评价方法53
3.1储能材料的性能要求53
3.1.1化学储能材料的性能要求53
3.1.2电能储能材料的性能要求55
3.1.3热能储能材料的性能要求65
3.1.4氢能储能材料的性能要求67
3.1.5水合物储能材料的性能要求71
3.2储能材料的评价方法73
3.2.1电化学储能材料的评价方法73
3.2.2热能储能材料的评价方法86
3.2.3氢气储能材料的评价方法97
3.2.4水合物储能材料的评价方法107
3.3储能材料的其他要求118
参考文献120
4电化学储能材料及应用125
4.1锂离子电池125
4.1.1正极材料125
4.1.2负极材料131
4.1.3电解质135
4.1.4隔膜材料136
4.2钠离子电池139
4.2.1正极材料139
4.2.2负极材料143
4.2.3电解质148
4.2.4隔膜材料149
4.3铅酸蓄电池151
4.3.1正极材料151
4.3.2负极材料152
4.3.3电解质152
4.3.4隔板152
4.4液流电池153
4.4.1电极154
4.4.2电解质155
4.4.3离子交换膜159
参考文献160
5热（冷）能储能材料162
5.1显热储能材料162
5.1.1液态显热储能材料162
5.1.2固态显热储能材料164
5.2潜热储能材料166
5.2.1相变材料（PCM）167
5.2.2PCM的封装170
5.2.3PCM的应用175
5.3水合盐储能材料180
5.3.1基本物理性质180
5.3.2改性方法181
5.3.3应用技术186
参考文献195
6氢能储能材料及应用201
6.1氢能储能材料概述201
6.2金属储氢材料202
6.2.1金属氢化物储氢材料202
6.2.2配位氢化物储氢材料207
6.2.3金属有机骨架储氢材料208
6.3化学储氢材料210
6.3.1有机液体储氢材料210
6.3.2液氨储氢材料213
6.3.3甲醇储氢材料214
6.4吸附储氢材料215
6.4.1碳基储氢材料216
6.4.2无机多孔储氢材料223
6.4.3共价有机骨架储氢材料223
参考文献225
7水合物储能材料及应用226
7.1气体水合物概述226
7.2水合物储氢230
7.2.1氢气水合物的起源和结构230
7.2.2氢气水合物的发展231
7.2.3氢气水合物的应用236
7.3水合物蓄冷材料239
7.3.1客体的选择240
7.3.2笼型水合物的改性244
7.3.3笼型水合物在蓄冷式空调中的应用247
7.4水合物储能材料的特异性249
7.4.1自保护效应249
7.4.2记忆效应249
7.4.3水合物结构转变249
参考文献250
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| 內容試閱：
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随着全球工业化的迅猛发展，化石能源的过度消耗已引发严峻的环境挑战，尤其是全球气候变化问题日益凸显。为实现碳达峰、碳中和的“双碳”目标，节能减排和减少对化石能源的依赖已成为全球共识。在此背景下，储能技术和可再生能源技术受到了广泛关注，成为能源领域研究和发展的重点。
能源的供给与需求通常在时间和空间上存在不匹配，尤其是可再生能源由于其间歇性和波动性，更加剧了这一矛盾。为了解决这一问题，储能技术应运而生，在时间和空间上实现能源的转移和平衡，确保能源的高效利用。在储能技术的发展中，储能材料起着核心作用，不仅直接参与能量的存储和释放过程，还在能源转换、传输和储存中发挥着关键的辅助作用。
近年来，储能科学技术研究和教育在国内外蓬勃开展、方兴未艾，储能产业和新技术推广不断取得重大突破。与之相关的储能新材料在不同的储能技术中扮演着关键角色，决定了储能系统的性能、效率和可靠性，也如雨后春笋，不断成熟和壮大，向高性能、低成本、长寿命方向迈进。为介绍国内外最新进展，丰富和完善材料科学与技术教材体系，作者团队结合课题组近二十年来的研究成果，特编撰此教材。同时也应战略性新兴领域高等教育教材体系——“先进功能材料与技术”系列教材牵头人张立群院士的要求，弥补国内储能材料专著与教材缺乏之不足。
本书将系统地介绍储能材料的基本原理、性能要求以及在实际应用中的发展现状和前景。在阐述储能技术原理的过程中，将同步介绍对应的储能材料，深入探讨它们在能量转换、存储和释放过程中的作用和影响。通过对储能材料在不同储能方式中的应用和特性的全面分析，帮助读者深入理解储能材料在能源领域的重要性，掌握各类储能材料的特性、选择原则和应用方法。这将为从事能源、材料科学以及相关领域的研究人员和工程师提供有价值的参考，也为培养新一代能源领域的专业人才奠定坚实的基础。
第1章概述了储能技术的发展，讨论储能技术的重要性，以及它们在全球能源结构转型中的关键作用。此外，本章还将介绍储能材料的分类和未来面临的挑战。
第2章介绍了目前常见储能技术的储能原理，包括能量的存储和释放机制。分析不同类型的储能技术，如机械能储能技术、化学能储能技术、电能储能技术、热能储能技术、氢能储能技术以及水合物储能技术的工作原理和关键参数。
第3章详细介绍储能材料的性能要求，包括能量密度、功率密度、循环稳定性和安全性等。同时，还介绍了如何通过实验方法来评价这些性能指标，为材料的选择和优化提供科学依据。
第4章聚焦于电化学储能材料，特别是电池中使用的材料。概述了不同类型电池的正极材料、负极材料、电解质和隔膜材料的化学和物理特性、优缺点以及它们在便携式电子设备、电动汽车和电网储能等领域的应用。
第5章讨论了热（冷）能储能材料，包括显热储存材料、潜热储存材料、水合物蓄冷材料及水合盐等，这些材料在太阳能热利用、建筑节能和工业余热回收等领域有着广泛的应用。我们将分析这些材料的热物理性能，并讨论它们在实际应用中的性能优化。
第6章专注于氢能储能材料，这是实现氢能经济的关键技术之一。本章将介绍储氢材料的种类、储氢机制、物理化学特性、优缺点、改进方法以及它们在燃料电池、氢能汽车和能源存储系统中的应用。
第7章聚焦于水合物储能材料，这是一类具有广阔应用前景的新能源功能材料。本章将介绍气体水合物的基本特性、水合物在储氢与蓄冷领域的研究进展、关键影响因素、性能优化方法，以及其在能源存储与低碳技术中的实际应用与发展潜力。
本书由樊栓狮、王燕鸿和郎雪梅撰写。博士生陈思远、李常乐，硕士生叶晨禹、吕文奎、范忠明参与了本书的资料整理等工作，在此对他们表示感谢。感谢国家自然科学基金项目、广州市项目、中国?澳大利亚天然气合作项目的支持。感谢华南理工大学的出版资助。
为保持全书的完整性和可读性，引用了他人的一些研究成果，对于引用文章和成果已尽可能标注，若有遗漏，敬请谅解。
由于作者水平有限，本书介绍的观点和认识如有不当之处，恳请读者批评指正。
樊栓狮
2025年3月
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