本书内容主要涵盖了各种先进储能材料和器件的原理、设计、制备方法、性能评价以及实际应用等方面，具体包括能源及纳米科学简介、电介质储能材料与器件、电化学储能材料与器件、太阳能储能材料与器件、氢能储能材料与器件、其他能源转换与存储技术、纳米材料与纳米技术、纳米材料的制备与表征技术、纳米材料与纳米技术的应用和实验设计。本书重点介绍锂离子电池，超级电容器，固态电池，电介质储能材料和电容器，太阳能光电转换技术，其他新能源储能材料和常见储能器件的原理、结构和性能优化方法。同时，本书探讨了新型储能材料的研究进展，如钙钛矿材料、多孔材料、纳米材料和有机储能材料等，希望能够帮助读者深入了解先进储能材料和器件的发展现状和趋势。 本书紧跟前沿科学研究，与生产生活联系较为紧密，实验操作性强，能帮助读者衔接基础知识与前沿科研成果，巩固对各项储能技术和储能材料的掌握，掌握一定的材料创新设计与开发能力。 本书可供高等院校新能源材料与器件及相关专业的师生学习使用。

第1章 能源及纳米科学
1.1 能源
1.1.1 能源分类
1.1.2 能源基础
1.1.3 能量储存技术
1.2 纳米科技
1.2.1 纳米科技概述
1.2.2 纳米科技发展与展望
习题
第2章 电介质储能材料与器件
2.1 电介质物理基础
2.1.1 原子结构
2.1.2 化学键
2.1.3 能带理论
2.2 电介质极化
2.2.1 电介质分类
2.2.2 电介质极化原理
2.2.3 电介质电容特性
2.2.4 极化率
2.2.5 有效电场及介电常数
2.3 电介质损耗
2.4 电介质的电导
2.4.1 电导机理
2.4.2 气体电介质电导
2.4.3 液体电介质电导
2.4.4 固体电介质电导
2.5 电介质的击穿
2.5.1 概述
2.5.2 击穿过程
2.5.3 击穿分类
2.6 电介质储能材料
2.6.1 概述
2.6.2 陶瓷电介质材料
2.6.3 全有机电介质材料
2.6.4 导电颗粒/聚合物复合电介质材料
2.6.5 陶瓷颗粒/聚合物复合电介质材料
2.6.6 不同维度颗粒/聚合物复合电介质材料
2.6.7 核壳填料/聚合物复合电介质材料
2.6.8 多层结构复合电介质材料
2.7 电介质储能器件
2.7.1 概述
2.7.2 电容器及工作原理
2.7.3 器件与设备运行
2.7.4 电介质储能器件展望
习题
第3章 电化学储能材料与器件
3.1 储能电池概述
3.1.1 原电池
3.1.2 电解池
3.2 锂离子电池
3.3 二氧化钛晶体结构表征概述
3.3.1 锐钛矿相二氧化钛
3.3.2 金红石相二氧化钛
3.3.3 板钛矿相二氧化钛
3.3.4 青铜矿相二氧化钛
3.4 离子扩散动力学性能分析
3.4.1 恒流间歇滴定法
3.4.2 恒压间歇滴定法
3.4.3 循环伏安法
3.4.4 电化学阻抗谱法
3.5 电化学超级电容器
3.5.1 超级电容器概述
3.5.2 超级电容器的特点
3.5.3 超级电容器的结构
3.5.4 超级电容器工作原理
3.5.5 超级电容器的发展与应用
3.6 固态电池
3.6.1 概述
3.6.2 固态电池的结构
3.6.3 固态电池工作原理
3.6.4 固态电池电解质
3.6.5 固态电池正极材料
3.6.6 固态电池负极材料
习题
第4章 太阳能储能材料与器件
4.1 太阳能储能基础
4.1.1 概述
4.1.2 光电转换原理
4.1.3 太阳能电池的结构
4.1.4 太阳能电池组件的封装
4.1.5 太阳能电池的主要技术参数
4.1.6 影响电池效率的一些因素
4.2 太阳能电池材料
4.2.1 硅太阳能电池
4.2.2 化合物半导体太阳能电池
4.2.3 染料敏化太阳能电池
4.2.4 有机薄膜太阳能电池
4.2.5 钙钛矿太阳能电池
4.3 太阳能能量转换技术及应用
4.3.1 太阳能光伏发电技术
4.3.2 太阳能光热发电技术
4.3.3 光伏系统及应用
4.3.4 太阳能热电站的发展
4.3.5 太阳能发电站的发展
习题
第5章 氢能储能材料与器件
5.1 氢能源制备
5.1.1 化石燃料制氢
5.1.2 生物及生物质制氢
5.1.3 太阳能光解水制氢
5.1.4 电解水制氢
5.2 氢能源储存技术
5.2.1 气态储氢
5.2.2 液态储氢
5.2.3 固态储氢材料
5.3 储氢材料与制备方法
5.3.1 碳基多孔材料
5.3.2 金属有机物多孔材料
5.3.3 金属氢化物储氢材料
5.3.4 配位氢化物储氢材料
5.4 氢能的应用
5.4.1 燃料电池
5.4.2 氢冶金
习题
第6章 其他能源转换与存储技术
6.1 生物质能转换技术
6.1.1 概述
6.1.2 生物质能分类
6.1.3 生物质能的转换技术
6.1.4 生物质能的应用
6.2 风能转换与存储技术
6.2.1 概述
6.2.2 风能利用技术
6.2.3 风力发电系统
6.2.4 风能的应用与发展
6.3 海洋能转换与存储技术
6.3.1 概述
6.3.2 潮汐能发电技术
6.3.3 波浪能发电技术
6.3.4 温差能发电技术
6.3.5 盐差能发电技术
6.4 核能转换与存储技术
6.4.1 概述
6.4.2 核能发电技术
6.4.3 核能的应用及发展
6.5 地热能转换与存储技术
6.5.1 概述
6.5.2 地热发电技术
6.5.3 地热能的应用
习题
第7章 纳米材料与纳米技术
7.1 纳米材料
7.1.1 纳米材料定义
7.1.2 纳米材料分类
7.1.3 纳米结构
7.2 纳米材料基本理论
7.2.1 电子能级不连续性和表面效应
7.2.2 量子尺寸效应和小尺寸效应
7.2.3 宏观量子隧道效应
7.2.4 库仑堵塞与量子隧穿
7.2.5 介电限域效应
7.3 纳米材料理化特性
7.3.1 特殊的力学、热学、磁学、光学性质
7.3.2 表面活性与敏感特性
7.3.3 光催化性能
7.4 纳米技术
7.4.1 国内外纳米