前言

固體電極/電解質材料是電化學科學與工程研究與應用的基本構成單元，認識這些固態電極/電解質材料的合成、物理化學特性及其所發生的基礎物理化學過程是深入開展相關電化學基礎研究與應用研究的重要前提條件。例如化學電源 （亦稱電池，含原電池、蓄電池及燃料電池等）是電化學科學與工程研究的核心內容，它主要涉及電化學的能源儲存與轉換過程，不僅可以是一種大規模能源的提供裝置，同時也是易于攜帶的能源系統，因此在人們日常生活與工作中得到大規模的應用。尤其是在移動信息系統、綠色能源交通工具及其可再生能源利用（如太陽能與風能的調峰儲存利用）起到關鍵性的作用。然而高性能電池的發展，需要建立在堅實的基礎與應用基礎研究工作的基礎上。

固態電化學學科是一門新興的學科，它主要是關注固體中電化學反應過程及其相關材料結構與性能的關系的一門學科，涉及多個學科的基礎知識和研究方法，是一門典型的交叉學科。例如固態電化學就涉及材料固態物理、固態化學、材料科學與表面科學等多個學科的基礎理論知識和研究方法，與物理學中固態離子學有著許多類似與相通之處。本書主要介紹固態電化學所涉及物理、化學相關的基礎理論知識，實驗研究方法，體系應用及其今后發展趨勢。全書共分為12章，第1章介紹固態電化學的發展歷史及其綜合性的參考文獻。第2章介紹固態電極/電解質材料合成方法（包括相關的實驗方法和技術）。第3章介紹固體材料分析的基礎知識，如晶體的對稱、結構與X射線分析表征的基本知識。第4章介紹與固態電化學密切相關的缺陷化學知識，包括點缺陷的基本原理（形成、分類及表示方法）、缺陷濃度的影響因素、缺陷的遷移和離子擴散、缺陷表征方法。第5章介紹固態電子結構（如能帶結構）與電子電導的理論基礎知識。第6章介紹固態離子輸運過程及其特性，主要介紹有關固態擴散的類型、特點及其機制，側重在概念的描述、分析及其實驗測量方法。第7章介紹與固態電化學應用密切相關的幾種無機類陽離子（Li+，Na+，H+）與超離子導體材料。第8章介紹聚合物電解質的基礎（如材料組成、結構、性質及其應用）等方面的知識。第9章介紹了離子嵌入脫出反應的基本原理和在鋰離子電池方面的應用，特別是鋰離子在過渡金屬化合物和碳材料中嵌入脫出的熱力學和動力學過程。第10章介紹高溫氧離子導體及其混合導體基礎與應用。第11章介紹鋰離子電池電極材料的物理和電化學性質的計算機模擬知識。第12章主要介紹在固態電化學研究中常用的一些電化學方法與物理表征技術，尤其

近年發展較快的同步輻射吸收譜技術與核磁共振譜技術等。全書的分工如下：第1，6 章由楊勇負責撰寫；第2章由李益孝、陳慧鑫負責撰寫；第3章由宓錦校負責撰寫；第4章由龔正良、朱昌寶負責撰寫；第5，11章由朱梓忠、吳順情負責撰寫；第7，10章由龔正良負責撰寫；第8章由路密負責撰寫；第9章由張忠如負責撰寫；第12章由楊勇組織撰寫，李劼、王嗣慧、吳曉彪、冀亞娟、林忞、陳慧鑫、鐘貴明、王大為、劉豪東等參與撰寫。楊勇負責全書的規劃、協調及大部分章節的修改統稿，其中施志聰、程琥、卞鋒菊、鄭時堯、吳玨、鄭碧珠、張建華等參與撰寫、修改或資料整理。

本書能夠順利出版，得益于楊裕生院士、李永舫院士與南開大學陳軍教授對本書的大力推薦，感謝國家科學技術學術著作出版基金的資助，感謝化學工業出版社的支持以及相關工作人員的辛勤付出，筆者對此表示深深地致謝。借此機會，也深深感謝我的研究生導師林祖賡教授以及廈門大學電化學研究所的各位前輩老師與同事們對我的長期教導、培養與幫助，感謝許多前輩、朋友們在我教學科研的不同階段所給予的提攜、關懷、指點與幫助。感謝我課題組已經畢業的60余名博士后、博士/碩士研究生及目前在學的20余名研究生對課題組研究工作成果的貢獻與付出，因而使得我能夠在化學電源及其固態電化學學科開展廣泛的涉獵與探索。感謝家人對我在業余時間專注于教學科研工作的支持與理解。本書部分素材取自我在廈門大學物理化學專業開設的“固態電化學導論”課程內容，同時，在過去30余年里所在課題組的研究工作得到國家自然科學基金委、科技部、總裝備部以及廈門大學的大力支持和慷慨相助，使得我們能夠對相關學科與科研領域有更為深刻的認識與見解，從而希望通過這本書的出版將這些粗淺的見解、積累與文獻總結與廣大讀者分享。

由于固態電化學仍處于早期的發展階段，許多理論模型與實驗方法仍在不斷地發展與完善階段。盡管我們希望盡力為讀者呈現這一新興學科的基本概貌及其發展趨勢，但由于學識有限，加上高校的教學科研工作繁忙，常疲憊于不同角色的轉換中，書中難免有疏漏與不妥之處，還希望書籍出版后得到相關專家與讀者的批評指正。

楊勇

2016.10