在當(dāng)今社會(huì)，能源問題已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著人類對能源需求的不斷增加，傳統(tǒng)化石燃料的大肆使用導(dǎo)致了環(huán)境污染和資源枯竭等問題。可再生能源作為清潔、可持續(xù)的新能源形式，正逐步成為能源發(fā)展的主流。然而，由于可再生能源的間歇性和不穩(wěn)定性，儲(chǔ)能技術(shù)的重要性愈發(fā)凸顯。在所有儲(chǔ)能技術(shù)中，電化學(xué)儲(chǔ)能具有高效、靈活和可調(diào)控性，使其在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)以及微電網(wǎng)側(cè)都可以得到廣泛應(yīng)用。目前，電化學(xué)儲(chǔ)能在國家戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域中扮演多重的重要角色。電化學(xué)儲(chǔ)能廣泛應(yīng)用于可再生能源存儲(chǔ)、交通運(yùn)輸及智能電網(wǎng)等諸多方面，通過提供高效能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存解決方案，有效減少生活生產(chǎn)的碳排放量，大力推動(dòng)國家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。因此，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)已成為解決能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)問題的關(guān)鍵，也是我國雙碳政策引導(dǎo)下急需大力發(fā)展和強(qiáng)化的儲(chǔ)能技術(shù)之一。
當(dāng)前，我國電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈，且在國際市場上處于領(lǐng)先地位，具有較突出的競爭力。為了維持并增強(qiáng)這種競爭優(yōu)勢，我國需要在儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)、專業(yè)人才培養(yǎng)、產(chǎn)業(yè)政策扶持、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展、質(zhì)量管理與標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)等多個(gè)方面進(jìn)一步發(fā)力，持續(xù)推動(dòng)電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈上的高質(zhì)生產(chǎn)力建設(shè)和電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的規(guī)�；瘧�(yīng)用�；�于此，在規(guī)劃的戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域十四五高等教育教材體系建設(shè)目錄中，新能源新材料體系都要求建設(shè)電化學(xué)儲(chǔ)能相關(guān)的專業(yè)核心教材與核心課程，助力專業(yè)人才培養(yǎng)。
《電化學(xué)儲(chǔ)能電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用》屬于戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材體系（新材料）建設(shè)目錄中的規(guī)劃教材，旨在系統(tǒng)介紹電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的基本原理、設(shè)計(jì)方法和典型應(yīng)用。本教材主要介紹電化學(xué)儲(chǔ)能器件的工作原理、電池材料發(fā)展現(xiàn)狀、儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用場景，以及實(shí)際應(yīng)用中的安全方面挑戰(zhàn)與解決方案，為讀者提供關(guān)鍵的技術(shù)知識和最新研究進(jìn)展，也為培養(yǎng)未來電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的專業(yè)人才和技術(shù)創(chuàng)新提供了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。在理論基礎(chǔ)部分，第1~2章從電化學(xué)儲(chǔ)能的基本概念、發(fā)展歷程和未來展望出發(fā)，詳細(xì)介紹不同電化學(xué)儲(chǔ)能電池的組成及基本原理、電化學(xué)性能評價(jià)要素及電化學(xué)測試技術(shù)。結(jié)合最新的研究成果、技術(shù)進(jìn)展及相關(guān)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，第3章總結(jié)了鉛酸電池、鎳氫電池、液流電池、鋰離子電池、鈉離子電池、固態(tài)電池等關(guān)鍵材料的結(jié)構(gòu)特性和電化學(xué)性能。通過這些基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，讀者可以全面了解電化學(xué)儲(chǔ)能的基礎(chǔ)知識，為后續(xù)的電池器件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。在電化學(xué)儲(chǔ)能電池設(shè)計(jì)部分，第4章首先從各項(xiàng)主要電化學(xué)性能指標(biāo)和電性能評測出發(fā)，具體介紹了電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的基本特點(diǎn)和關(guān)鍵設(shè)備。之后，第5章具體介紹了電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用場景與設(shè)計(jì)要求，重點(diǎn)展示電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，包括電動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例。通過對這些實(shí)際案例的分析，幫助讀者掌握電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)及電源設(shè)計(jì)的核心要點(diǎn)和前沿技術(shù)。最后，立足未來發(fā)展，第6章從安全性和環(huán)保性出發(fā)，介紹了電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與潛在安全問題及防范策略，以及電化學(xué)儲(chǔ)能電池的回收梯次利用與材料再生等方面，使讀者可以直觀了解電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)在不同場景下的應(yīng)用效果和發(fā)展前景。
本書適合高校相關(guān)專業(yè)的師生、從事電化學(xué)儲(chǔ)能研究與開發(fā)的科研人員，以及對儲(chǔ)能技術(shù)感興趣的工程師和技術(shù)人員閱讀和參考。我們希望這本書，能夠?yàn)閺V大讀者提供有價(jià)值的信息，激發(fā)大家對電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的興趣，共同推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。在編寫過程中，我們參考了大量國內(nèi)外文獻(xiàn)和研究成果，得到了許多專家學(xué)者的指導(dǎo)和幫助。在此，我們向所有為本教材編寫過程提供支持和幫助的朋友們表示衷心的感謝。
參與本書編寫工作的有華南理工大學(xué)的胡仁宗（第1章、第2章、第6章）、華南理工大學(xué)的孟凡博（第3章）、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)的劉輝（第4章、第5章），胡仁宗和孟凡博負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。東莞理工學(xué)院的周鋼參與了第6章部分內(nèi)容的素材整理。廣東省先進(jìn)儲(chǔ)能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、廣東先進(jìn)儲(chǔ)能材料工程技術(shù)研究中心等單位的研究生也對本書編寫過程做出了貢獻(xiàn)，其中，曹旸、蔡彪、謝文政和楊鑫支持了圖片編輯的相關(guān)工作，陳金偉、林梓豪、孫昭宇、劉米粒、張昊霖、王思哲和梁灝天提供了本書相關(guān)的電化學(xué)測試結(jié)果，鄭思遠(yuǎn)、杜寒和周子豪繪制了書中涉及的晶體結(jié)構(gòu)示意圖,陳錫龍、胡龍、桑熠暉、羅凌劼及林瀚收集了水系電池的部分素材，夏煜豪、左業(yè)展及熊子涵整理了儲(chǔ)能電池回收方面的部分內(nèi)容，李祥杰、李自勇、楊振忠、馬國政、胡子豪及葛宇翀整理了儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的部分內(nèi)容。此外，本書也得到了華南理工大學(xué)2023年本科精品教材基金立項(xiàng)的支持，在此表示衷心感謝。
在編寫過程中，我們力求內(nèi)容系統(tǒng)、語言簡練、示例豐富，并注重理論與實(shí)際的結(jié)合。但是，鑒于電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的迅速發(fā)展和編者水平有限，書中難免存在不足之處，懇請廣大讀者批評指正。希望本書能夠?yàn)榇蠹以陔娀瘜W(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和工作提供幫助，并激發(fā)更多創(chuàng)新和探索，共同為能源的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

編者
2024年6月