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上篇 液体电解质 1

1 电解质溶液的基本理论 1

1.1 早期的阿列纽斯电离理论 1

1.2 理想电解质溶液模型在应用中的局限性 3

1.3 电解质的分类方法 4

1.3.1 强电解质与弱电解质分类的牵强性 5

1.3.2 真实电解质与可能电解质分类的局限性 5

1.3.3 非缔合式电解质和缔合式电解质 6

1.4 德拜-尤格尔电离理论 7

1.4.1 离子氛的概念 7

1.4.2 德拜-尤格尔极限公式 9

1.5 活度与活度系数 10

1.6 离子的溶剂化作用 15

1.6.1 分子间的力 15

1.6.2 水的结构 21

1.6.3 离子-溶剂之间的相互作用 23

1.6.4 离子水化数 29

1.6.5 离子对水的介电常数的影响 31

1.6.6 溶剂的分类 35

1.6.7 溶剂化效应 37

复习题 40

2 电解质溶液的电导理论 43

2.1 基本概念 43

2.1.1 电导率 44

2.1.2 摩尔电导 45

2.2 德拜-盎萨格电导理论 49

2.3 离子的迁移率与离子迁移数 51

2.3.1 离子的迁移率——离子淌度 51

2.3.2 离子迁移数 52

2.4 电导的测定 54

2.5 电导与电解质性质和溶剂本性间的关系 56

2.6 浓度、温度和压力对电解液电导的影响 57

2.7 非水电解质溶液的电导 62

复习题 64

3 电极/溶液界面上的现象 66

3.1 电极/溶液界面模型 66

3.2 电极/溶液界面上的吸附现象 69

3.2.1 电毛细现象和微分电容 70

3.2.2 有机分子的吸附 72

3.2.3 无机阴离子的吸附 75

3.2.4 表面活性阳离子在电极/溶液界面的吸附 76

3.3 双电层的结构模型 77

3.3.1 亥姆霍兹模型 77

3.3.2 古义-恰帕门模型 78

3.3.3 斯特恩模型 81

3.3.4 博克里斯、德瓦拉塞恩和缪勒模型 82

复习题 85

4 电池及电解质溶液 86

4.1 概述 86

4.2 一次电池 87

4.2.1 酸性锌锰干电池 88

4.2.2 碱性锌锰干电池 89

4.3 二次电池(蓄电池) 90

4.3.1 铅酸蓄电池 90

4.3.2 镉镍蓄电池 91

4.3.3 银锌蓄电池 92

4.3.4 铁镍蓄电池开发 93

4.4 燃料电池 94

4.4.1 燃料电池的原理 94

4.4.2 燃料电池的类型 95

4.5 面向21世纪的新电池 99

4.5.1 锂二次电池 100

4.5.2 有机高分子电池(塑料电池) 102

4.5.3 采用氢的二次电池 105

4.6 电池用电解液的性能 108

4.6.1 一般含水电解液的性能 108

4.6.2 有机电解液 110

复习题 113

5 大容量电容器中的液体电解质 115

5.1 基本概念 115

5.1.1 电解电容器 115

5.1.2 双电层电容器 117

5.2 液体电解质在电解电容器中的应用 118

5.2.1 铝箔腐蚀中所用电解质溶液 118

5.2.2 铝、钽电解电容器阳极氧化膜形成用电解液 119

5.2.3 电解电容器的工作电解液 122

5.3 液体电解质在双电层电容器中的应用 129

5.3.1 概述 129

5.3.2 基本原理及结构 130

5.3.3 液体电解质双电层电容器 132

5.3.4 双电层电容器的特点 133

5.3.5 双电层电容器的电解液 134

复习题 136

参考文献 138

下篇 固体电解质 141

6 固体电解质概述 141

6.1 固体电解质的种类与基本性能 141

6.1.1 固体材料导电性浅说 141

6.1.2 固体电解质的分类 142

6.1.3 固体电解质的基本特性 145

6.1.4 固体电解质的研究方法简介 151

6.2 固体电解质的结构分析 152

6.2.1 EXAFS 简介 152

6.2.2 中子散射介绍 157

6.3 固体电解质的离子传导机理概述 160

6.3.1 快离子导体与正常态离子晶体中离子传导的区别 160

6.3.2 研究快离子导体离子传导的几种模型 161

复习题 166

7 银铜离子导体 167

7.1 α-碘化银、α-碘化铜的结构与传导离子的分布 167

7.2.1 问题的提出及改性的方法 170

7.2 碘化银基银离子导体的改性 170

7.2.2 改性后的 Ag+ 导体简介 171

7.3 银铜离子导体的导电性能比较 182

7.4 Ag+、Cu+ 导体的应用 185

7.4.1 低能量密度电池 186

7.4.2 双电层电容器 191

7.4.3 定时器 193

复习题 194

8.1.1 化学组成与相分布 195

8 β-Al2O3 基碱金属离子导体 195

8.1 β-Al2O3 固体电解质的物化性质 195

8.1.2 β-Al2O3 的结构特征 198

8.1.3 β-和β″-Al2O3 的稳定性 201

8.2 β-Al2O3 和β″-Al2O3 的电导性能 201

8.2.1 β-Al2O3 中离子分布与输运环境 201

8.2.2 离子传导机理 207

8.2.3 电子电导率 210

8.3.1 钠-硫电池 211

8.3 β-Al2O3 材料应用简介 211

8.3.2 钠离子选择电极 217

复习题 218

9 氧离子导体 219

9.1 结构特点 219

9.1.1 萤石型结构 219

9.1.2 钙钛矿型结构 223

9.2 萤石类氧化物的缺陷与离子传导机理 225

9.2.1 缺陷的形成与离子迁移 225

9.2.2 外界因素对电导率的影响 228

9.3 应用 231

9.3.1 高温燃料电池 231

9.3.2 测氧计 239

9.3.3 高温加热 240

9.3.4 氧泵 240

复习题 241

参考文献 242