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本書全面介紹了全固態電池的基礎理論、結構特點、發展現狀以及未來的應用前景。作者首先指出全球變暖問題的緊迫性,并強調了實現2050年碳中和目標的重要性。在這一背景下,電動汽車作為減少溫室氣體排放的重要途徑,其核心部件電池的性能至關重要。目前,鋰離子二次電池雖然性能優異,但存在安全隱患。因此,全固態電池以其高安全性、高能量密度等優勢成為研究的熱點。
書中詳細闡述了全固態電池的工作原理,包括其使用固體電解質替代傳統鋰離子電池中的液體電解質,從而顯著提高了電池的熱穩定性和安全性。同時,作者探討了全固態電池的多種類型,如氧化物和硫化物型,并分析了它們各自的優缺點。此外,書中還討論了固體電解質的開發、電極材料的改進以及新型電池材料的研究進展。
在理解并掌握各類電池工作原理的基礎上,作者進一步展望了全固態電池在電動汽車、智能電網以及航天領域的應用潛力,并指出了實現這些應用所面臨的技術挑戰和成本問題。最后,書中強調了全固態電池在未來能源儲存和轉換中的關鍵作用,以及對實現可持續發展和環境保護目標的貢獻。
通過這本書,讀者可以全面了解全固態電池的相關知識,認識到這一技術在未來能源領域的重要地位,以及它在推動社會向更清潔、更安全能源系統轉型中的關鍵作用。本書適合初學者輕松入門,也適合電動汽車及新能源行業的技術人員,以及想要擴展知識面,提高解決問題能力的學習者。

隨著新能源車市場的快速發展，動力電池產業規模不斷擴大。從當前電池企業的布局來看，鈉離子電池和固態電池為主要方向。業界普遍認為，固態電池將是電動車動力電池未來的解決方案。現階段，固態電池在技術指標上領先于三元鋰電池。從當前產業布局來看，多家國際車企均在固態電池領域進行布局，并加大在固態電池領域的投資。下一步要產業化的是智能安全電池，就是把安全技術、智能技術全部結合起來進行產業化，應該在2025年。全固態電池估計在2027年～2030年之間達到規模產業化。
鑒于固態電池的優異潛能，很多國家都在大力支持發展固態電池。在我國，2020年11月，國務院辦公廳印發《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035年）》，明確要求加快固態動力電池技術的研發和產業化。2022年6月1日，國家發改委等九部門聯合印發了《十四五可再生能源發展規劃》，明確指出要研發固態鋰電池技術。2022年8月18日，科技部等九部門印發《科技支撐碳達峰碳中和實施方案2022-2030年）》，明確指出要研究固態電池等更安全、長壽命、高能量效率的前沿儲能技術。基于此，會有越來越多的讀者渴望了解固態電池的入門知識及相關基本原理。
2020年起，我國首次將固態電池列入行業重點發展對象并提出加快研發和產業化進程，2023年進一步提出加強固態電池標準體系研究，目前尚未出臺補貼政策，仍以市場驅動為主。國內企業進入固態電池行業，目前固態電池是一個熱門的研究方向，主要原因是電動車的崛起，對于電池的安全性和能量密度提出了更高的要求。在低碳背景下，新能源已經成為全球發展的主要方向，隨著我國新能源汽車產銷雙豐收，以及消費電子、儲能等行業的快速發展，固態電池的需求不斷攀升。
面向2050年的碳中和達成，現在最引人注目的技術是全固體電池。全固體電池可以廣泛使用，特別是作為車載用電池。本書以廣泛易懂的圖解形式闡述了全固體電池的原理、構造、應用、優點、缺點、安全性等。本書是一本入門書籍，展開討論與其他的二次電池的不同，新材料的最新動向，以及各種各樣的領域產品，從而使讀者明白下一代電池的基本理論和發展動向。本書內容主要分為最新鋰電池情況，固體電解質，面向汽車的全固體電池的概要，全固體電池開發的現狀，化學電池的原理和結構，二次電池的原理和結構，其他最新電池。全書以圖解為基礎，直觀易懂，內容全面，講解深入，理論與實際聯系緊密，既有基本原理的介紹，同時也具有良好的實用性和解決實際問題的針對性。

原書前言
全球變暖已成為迫在眉睫的問題。對此,多國政府相繼宣布要在不久的將來實現碳中和,以減少二氧化碳等溫室氣體的排放。因此,擺脫化學燃料成了迫切的課題。
燃油汽車行駛過程中,燃燒石油從而產生二氧化碳。如果汽車不使用汽油該怎么行駛呢?這個問題如今已經有了答案,那就是電動汽車。電動汽車有兩種類型,一種是使用氫燃料電池的電能,另一種是使用可充電的蓄電池。
后者需要高性能的蓄電池。目前性能最好的蓄電池是鋰離子二次電池,但這種電池存在發生火災的危險性。為此,研究者們考慮到將現行的由有機溶液構成的電解質替換為不易成為火災起因的固體電解質。因此,必須開發出使用固體電解質的鋰離子二次電池,也就是全固態電池。
本書對全固態電池的原理、結構、應用、優缺點、安全性等進行了通俗易懂的全面介紹。以期讀者在閱讀本書后能夠對全固態電池有更進一步的了解。
齋藤勝裕

齋藤勝裕
生于1945年。1974年，日本東北大學研究生院理學研究科博士課程結業，獲得理學博士學位。現任名古屋工業大學名譽教授。專業領域有有機化學、物理化學、光化學、超分子化學。《美麗可怕的毒物世界！200種視覺毒物圖鑒》《圖解入門了解最新高分子化學的基本和結構》《改變世界的電池科學》《想要知道的太陽能電池基礎知識》等，共著、合著、主審書籍超過200種。

目錄
譯者序
原書前言
第1章鋰電池的發展情況
1-1鋰離子二次電池
1-2鋰離子二次電池的原理
1-3鋰離子二次電池的優缺點
1-4鋰離子二次電池的課題研究
1-5理想的電池
第2章全固態電池
2-1電能的未來
2-2全固態電池的發展歷史
2-3全固態電池的原理和結構
2-4全固態電池的種類
2-5全固態電池的特點
2-6全固態電池的優缺點
2-7全固態電池的用途
第3章固體電解質
3-1固體電解質簡介
3-2固體電解質的原理
3-3固體電解質的種類
3-4氧化物和硫化物
3-5金屬離子導電固體電解質
3-6鋰離子導電固體電解質
3-7全固態電池的新材料
專欄鋰離子二次電池起火事故
第4章面向汽車的全固態電池的概要
4-1豐田汽車發布全固態電池概念車
4-2電動汽車
4-3電動汽車的分類
4-4BEV電池應滿足的性能
4-5BEV電池應滿足的其他條件
第5章全固態電池發展現狀
5-1堆積型和薄膜型
5-2碘鋰電池
5-3硫化物全固態電池
5-4氧化物全固態電池
5-5便攜性
5-6全固態電池的潛力
第6章化學電池的原理和結構
6-1電流和電子
6-2金屬的溶解和氧化還原
6-3溶解過程的能量變化
6-4人類第一塊化學電池:伏特電池
6-5干電池的原理和結構
6-6其他干電池
第7章二次電池的原理和結構
7-1一次電池和二次電池
專欄1鉛的毒性
7-2鉛蓄電池的原理和現狀
7-3鎳鎘蓄電池
7-4鎳氫電池
7-5金屬鋰二次電池
7-6有機二次電池
7-7二次電池性能對比
專欄2可以(不能)成為二次電池的電池
第8章其他新型電池
8-1氫燃料電池
8-2鋅空氣電池
8-3太陽能電池
8-4原子能電池
8-5濃差電池和生物發電
參考文獻