本書系統總結了可充鋅基電池基礎電化學理論知識，結合筆者的工作，重點對各類鋅基二次電池，包括鋅-錳電池、鋅-鎳電池、鋅-空氣電池和鋅離子電池體系的儲能原理及關鍵材料進行了詳細的闡述。可供新能源科學與工程、儲能科學與工程、能源化學工程、電化學工程、新能源材料與器件等相關專業的師生學習使用，也可供從事可充鋅基電池研究的科研人員和企業技術人員參考。
崔寶臣，廣東石油化工學院，教授，長期從事高能電池及關鍵材料、電催化等方面基礎及應用研究。主要學術成就包括：（1）開創了全新概念的可充熔鹽金屬（Fe、 Zn）空氣電池研究先河，開發了系列熔鹽電池電解質，發展了多種新型正極催化材料，揭示了該類電池的電化學儲能機理并解決了熔鹽電池體系電極材料穩定性關鍵科學問題。（2）在水系鋅基雜化電池方面，在電極基體上直接生長納米線陣列電催化劑并作為活性材料，無需膠黏劑和炭素等輔助材料，實現長周期穩定充放電10000個循環，放電電壓平臺高達1.65 V以上，突破了鋅基雜化電池放電電壓波動的技術瓶頸。（3）設計開發了新型水系鋅離子電池鐵基尖晶石正極材料，揭示了正極材料的儲鋅行為與機理，探索充放電循環過程正極材料微觀結構演變規律，發現儲鋅失效原因，加深了對鋅離子電池正極材料儲鋅機理的科學認識。（4）在電催化領域，跨越傳統的Haber-Bosch合成氨工藝對天然氣的依賴和需求，以水和氮氣直接常壓電催化合成氨研究獲得重要科學突破，開創了電化學合成氨新方法。開發熔鹽電化學綠色煉鐵、熔鹽捕獲二氧化碳電化學還原制碳材料以及低溫熔鹽化學鏈分解水制氫等新技術。
近年主持國家自然科學基金面上項目2項、廣東省和黑龍江省重點科技攻關、自然科學基金面上項目等多項。獲省部科技進步獎3項。在Energy Environ. Sci.、J. Power Source、 Green Chem.、J. Mater. Chem. A等國際TOP期刊發表學術論文60余篇，授權美國和PCT專利各1件，已授權中國發明專利7件。美國喬治華盛頓大學博士后，博士研究生導師，國家自然科學基金、中國博士后和浙江省自然科學基金等項目函評專家，美國電化學學會會員、中國環境科學學會會員、黑龍江省化工學會理事。2019年作為高層次人才引進加盟廣東石油化工學院從事教學和科研工作至今。
第1章 鋅基電池概論 001
1.1 鋅基電池的發展歷史 001
1.2 鋅基電池的種類 003
1.3 鋅基電池的組成 004
1.3.1 電極 004
1.3.2 電解質 005
1.3.3 隔膜 006
1.3.4 外殼 006
1.4 鋅基電池的主要性能 007
1.4.1 電動勢 007
1.4.2 電壓 009
1.4.3 電池容量 012
1.4.4 內阻 015
1.4.5 能量與比能量 016
1.4.6 功率與比功率 017
1.4.7 壽命 018
1.4.8 荷電狀態 018
1.4.9 貯存性能與自放電 019
參考文獻 020
第2章 可充堿性鋅-錳電池 021
2.1 概述 021
2.1.1 鋅-錳電池的發展 022
2.1.2 可充堿性鋅-錳電池現狀 023
2.1.3 可充堿性鋅-錳電池的結構及工作原理 024
2.2 MnO2正極 026
2.2.1 MnO2正極材料 026
2.2.2 MnO2放電機制 028
2.2.3 MnO2的可充電性 031
2.2.4 MnO2正極的改進 032
2.3 鋅負極 036
2.3.1 鋅負極材料 036
2.3.2 鋅負極上的電極反應 037
2.3.3 鋅負極存在的問題 038
2.3.4 鋅負極性能的改進 043
2.4 電解液 047
2.4.1 電解液的組成 047
2.4.2 電解液性能優化 048
2.5 隔膜 051
2.6 RAM電池的種類及制造工藝 053
2.6.1 RAM電池的種類及性能 053
2.6.2 RAM電池的制造工藝 055
參考文獻 057
第3章 可充鋅-鎳電池 060
3.1 概述 060
3.1.1 鋅-鎳電池的發展概況 060
3.1.2 鋅-鎳電池的工作原理 062
3.2 氫氧化鎳正極 063
3.2.1 氫氧化鎳材料的結構 063
3.2.2 氫氧化鎳的氧化還原反應機理 065
3.2.3 氫氧化鎳氧化還原過程及晶型轉換 068
3.2.4 氫氧化鎳電極結構 069
3.3 鎳基電極的電化學性能改進 072
3.3.1 組成設計 072
3.3.2 形貌設計 079
3.3.3 結構設計 080
3.3.4 其它鎳基正極材料 084
3.4 鋅負極 090
3.4.1 鋅負極材料及電極反應 090
3.4.2 鋅負極存在的問題 090
3.4.3 鋅負極的改進 091
3.5 電解液 105
3.5.1 電解液的組成 105
3.5.2 電解液性能優化 106
3.5.3 堿性固體聚合物電解質 109
3.6 隔膜 112
參考文獻 114
第4章 可充鋅-空氣電池 118
4.1 鋅-空氣電池概述 118
4.1.1 鋅-空氣電池發展歷史 119
4.1.2 鋅-空氣電池的結構與工作原理 121
4.1.3 鋅-空氣電池的特點 123
4.1.4 鋅-空氣電池的種類 124
4.1.5 鋅-空氣電池的配置 125
4.2 雙功能空氣電極 128
4.2.1 空氣電極的結構 128
4.2.2 空氣電極上的氧電反應機理 131
4.3 空氣電極的催化劑及改進 135
4.3.1 貴金屬基催化劑 136
4.3.2 過渡金屬氧化物催化劑 138
4.3.3 其它過渡金屬化合物 145
4.3.4 碳基無金屬催化劑 146
4.3.5 碳-過渡金屬復合材料 152
4.4 鋅負極 163
4.4.1 鋅負極材料 163
4.4.2 鋅負極存在的問題 163
4.4.3 鋅負極的改進 164
4.5 電解液 169
4.5.1 水溶液電解質 170
4.5.2 非水溶液電解質 174
4.6 隔膜 178
4.6.1 多孔膜 179
4.6.2 離子交換膜 182
4.6.3 Zn枝晶生長抑制膜 183
參考文獻 184
第5章 水系鋅離子電池 189
5.1 概述 189
5.1.1 水系鋅離子電池的發展概況 189
5.1.2 水系鋅離子電池的特點與挑戰 190
5.2 水系鋅離子電池的儲能機理 192
5.2.1 Zn2+的嵌入/脫出機制 192
5.2.2 Zn2+/H+（或H2O）共嵌入/脫出機制 194
5.2.3 化學轉化反應機制 195
5.2.4 溶解/沉積機制 196
5.2.5 有機配位反應機制 197
5.3 水系鋅離子電池的正極材料 198
5.3.1 錳基化合物正極材料 198
5.3.2 釩基化合物正極材料 209
5.3.3 普魯士藍類似物正極材料 223
5.3.4 有機化合物正極材料 227
5.3.5 層狀過渡金屬硫化物正極材料 232
5.3.6 代表性正極材料總結 235
5.4 鋅負極 236
5.4.1 鋅沉積/溶解的熱力學與動力學機理 236
5.4.2 鋅陽極的優化設計 238
5.5 電解液 246
5.5.1 AZIBs電解液的種類 247
5.5.2 AZIBs電解液的優化策略 248
5.6 隔膜 255
參考文獻 257
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