第1章 绪论 1
1.1 锂空气电池的能量密度 1
1.2 锂空气电池的发展 7
1.3 锂空气电池的关键问题和应用前景 13
参考文献 17
第2章 非水电解液 19
2.1 引言 19
2.2 有机强酸酯类电解液 20
2.3 稳定电解液 25
2.3.1 醚类 29
2.3.2 离子液体 31
2.3.3 酰氨基类 34
2.3.4 砜类 39
2.3.5 二甲基亚砜类 41
2.3.6 锂盐电解质 45
2.4 电解液的稳定性 47
2.5 小结与展望 48
参考文献 49
第3章 有机体系锂空气电池中的正极电化学过程 53
3.1 引言 53
3.2 基于碳阴极的锂空气电池电化学过程 57
3.2.1 恒流充放电过程 57
3.2.2 放电-充电化学过程 63
3.3 电解液稳定性 65
3.3.1 DEMS稳定性 65
3.3.2 循环性能 70
3.3.3 关于电解液稳定性的理论 72
3.4 正极稳定性 75
3.5 空气中的污染物对锂空气电池的影响 78
3.5.1 H2O的影响 78
3.5.2 CO2的影响 79
3.5.3 选择性透氧层的前景 80
3.6 基础电化学 82
3.6.1 机理 82
3.6.2 动力学过电势 88
3.6.3 第一性原理过电势 90
3.6.4 电催化作用 92
3.7 电荷传输限制 93
3.7.1 Li2O2电荷传输的实验研究 94
3.7.2 电荷传输的理论模型 96
3.7.3 极化子的电荷传输 98
3.7.4 Li2O2电荷传输问题 99
3.8 小结和展望 100
参考文献 101
第4章 锂空气电池中氧的还原／析出反应动力学过程及产物 105
4.1 可充电锂空气电池的能量密度、功率密度及其所面临的挑战 105
4.2 锂空气电池放电过程动力学及放电产物 110
4.2.1 碳电极上的氧还原反应动力学 110
4.2.2 小倍率、低过电势下放电反应产物 112
4.2.3 大倍率、高过电势条件下的放电产物 116
4.3 锂空气电池中放电态正极的表面化学 118
4.3.1 与Li2O2形貌相关的表面化学 118
4.3.2 Li2O2和碳之间的化学反应 119
4.3.3 Li2O2与醚类电解液的化学反应 123
4.3.4 固态锂空气电池的原位APXPS研究 125
4.4 放电产物形貌和其表面化学性质对Li2O2氧化的影响 127
4.5 高过电势下充电制约因素的原位TEM研究 133
4.6 小结和展望 134
参考文献 135
第5章 原子理论和第一性原理：锂空气电池的计算研究 139
5.1 引言 139
5.2 Li2O2性质 140
5.2.1 过电势 140
5.2.2 电子电导率 143
5.3 电催化剂 147
5.3.1 碳 147
5.3.2 贵金属 148
5.3.3 过渡金属氧化物 148
5.4 电解液 150
5.5 小结与展望 150
参考文献 151
第6章 基于锂保护电极的锂空气电池 155
6.1 引言 155
6.2 金属-空气电池的前景与问题 155
6.3 锂空气电池：水系与非水系 156
6.3.1 非水体系锂空气电池 158
6.3.2 水系锂空气电池 163
6.4 小结与展望 170
参考文献 172
第7章 水系锂空气电池的空气电极 174
7.1 引言 174
7.2 正极电化学反应 175
7.3 充／放电过程中的空气电极 176
7.3.1 放电反应 176
7.3.2 充电反应 176
7.4 电解液的影响 178
7.4.1 充电反应 178
7.4.2 放电反应 180
7.4.3 CO2的影响 180
7.4.4 放电产物的影响 180
7.4.5 水分管理 181
7.5 复合空气电极 182
7.6 小结与展望 183
参考文献 183
第8章 水系锂空气电池的固体电解质 185
8.1 引言 185
8.2 NASICON类水中稳定锂离子固体电解质：LATP 186
8.3 石榴石型水溶液稳定锂离子导体固体电解质：Li7La3Zr2O12 191
8.4 锂离子固体电解质薄片的制备 194
8.5 水系可充电锂空气电池性能 197
参考文献 201
第9章 全固态锂空气二次电池 203
9.1 引言 203
9.2 全固态电池 204
9.3 电池材料 204
9.3.1 负极 205
9.4 电解质（膜） 205
9.5 氧气电极（正极） 206
9.5.1 电化学催化 206
9.5.2 LAGP的电催化性能 207
9.6 电池反应和开路电压 209
9.7 电池设计 211
9.8 密封电池的电化学性能 212
9.8.1 能量效率 212
9.8.2 循环性能 212
9.8.3 温度的影响 213
9.8.4 库伦效率（CE） 215
9.9 小结与展望 216
参考文献 216
第10章 一次锂空气电池 218
10.1 引言 218
10.2 空气电极 222
10.2.1 不同碳材料的比表面积和孔隙比 223
10.2.2 微观结构 226
10.2.3 表面修饰（能量密度／功率密度） 229
10.3 电解液 231
10.3.1 非水系液态电解液 233
10.3.2 聚合物和固态电解质 235
10.3.3 离子液体 236
10.3.4 水系及混合体系电解液 237
10.4 设计 238
10.5 挑战及展望 243
参考文献 244
第11章 锂空气电池系统概述：氧气处理的要求与技术 248
11.1 引言 248
11.2 系统的设计及目标 249
11.3 从活性物质到汽车系统 253
11.4 密封式锂空气电池中的O2储存 256
11.5 开放式锂空气电池中的O2分离 260
11.6 小结与展望 262
参考文献 263
索引 265