具體描述
內容簡介
本手冊介紹的鋰離子電池是一種非常重要的能量存儲類型，並與各行各業密切相關。由於鋰離子電池快速的能量轉化能力、可分體式的安裝、良好的可擴展性和廣泛的使用範圍（包括可移動設備領域和固定設備領域），使得鋰離子電池在各個行業都發揮著重要作用。這本書不僅是一本詳細描述鋰離子電池技術方麵的手冊，還對電池生産、迴收、標準化、電氣和化學安全方麵進行瞭闡述，這些內容對今後新能源係統的全麵建立是非常有意義的。本書適閤新能源電池産業技術人員、新能源汽車行業技術人員閱讀使用，也可供大專院校相關專業師生閱讀參考。內頁插圖
目錄
序前言
編輯的話
第一部分 儲能係統／電池係統概述
第１章 儲能係統／電池係統概述３
第二部分 鋰離子電池
第２章 鋰離子電池概述１１
第３章 材料和功能１７
第４章 鋰離子電池的正極材料２５
第５章 鋰離子電池的負極材料３５
第６章 電解質和導電鹽４７
第７章 隔離膜５９
第８章 鋰離子電池係統的結構７１
第９章 鋰離子電池單體８０
第１０章 鋰電池係統的密封和橡膠部件９０
第１１章 傳感器和測量技術９８
第１２章 繼電器、開關、綫束和插接件１０５
第１３章 電池熱管理１２１
第１４章 電池管理係統１３０
第１５章 軟件１３９
第１６章 電池技術發展趨勢１４６
第三部分 電池生産
第１７章 鋰離子電池單體的生産流程１６３
第１８章 鋰離子電池單體和電池的生産工藝１７６
第１９章 電池單體生産工廠的建設１８５
第２０章 生産製造過程中的檢測方法１９４
第四部分 其他課題
第２１章 鋰離子電池開發、生産和迴收的邊緣領域２０５
第２２章 鋰離子電池開發和應用時的工作安全２０７
第２３章 化學安全保護２１５
第２４章 電氣安全保護２２７
第２５章 汽車的功能安全２３４
第２６章 鋰離子電池的功能和安全測試２４６
第２７章 鋰電池和鋰離子電池的運輸２５７
第２８章 鋰離子電池的迴收２６５
第２９章 電池係統生産專業人員的教育和培訓２７４
第３０章 鋰離子電池安全和性能標準２８４
第五部分 電池應用
第３１章 鋰離子電池的應用範圍２９５
第３２章 電池係統在電動車輛上的應用需求３０３
第３３章 電池係統在固定儲能係統上的應用需求３２３
前言/序言
沒有電池的生活在當今世界是難以想象的。各種形式的電能儲存早已經是當今日常生活中不可或缺的一部分。如果沒有超過百年曆史的電池技術作為支撐，筆記本電腦、智能手機和平闆電腦等的成功都將不復存在。事實上，有很多種方法可以儲存能源，但隻有一種方式是消費者所期望的，那就是可反復充電的電池，並且放電和充電的工作隻需要簡單的操作就能夠完成。嚴格意義上講，電池並不是電能存儲器，而是一種電化學能量的轉換器。它的發展在過去幾十年並非一帆風順。電池的曆史，無論是作為初級或次級元件，現今也無法考證最初發明的來源。
可以肯定的是，１８００年前後由伏打（１７４５—１８２７）發明瞭“伏打堆”。約６５年後，大約在１８６６年，由勒剋朗謝（１８３９—１８８２） 公布瞭一篇關於初級元件的專利，即所謂的勒剋朗謝元件。該元件的陽極為鋅，陰極為石墨，電解質為氯化銨，在陰極與電解質的交界麵使用瞭二氧化錳塗層。隨後，加斯納（１８５５—１９４２） 進一步優化瞭這套係統，最終由施密特（１８６８—１９４８） 在１９０１年推齣瞭第一款基於碳鋅材料的乾電池。
電池的進一步發展，無論是作為主要還是次要元素，一直以來都是比較緩慢的。在比能量和比功率的提升上沒有齣現很大的突破。然而，電池技術和化學特性不斷發展：高循環穩定性，高安全性，完全免維修都是當今幾乎所有電池係統的基本要求。
２０世紀７０年代初開始瞭一個新的時代。慕尼黑工業大學齣現瞭一個全新的電池係統的想法，即用可逆的堿金屬離子嵌入到陽極為碳和陰極為氧化物的鋰電池。
經曆瞭數年發展後，索尼公司於１９９１年在交通領域推齣瞭第一款商業化的鋰電池。
鋰電池不斷發展，特彆是在新材料方麵，它必然走嚮最終的成功。
如今我們正麵臨新的挑戰：移動設備和能源供應（能量轉換） 的模式轉變需要新的能量存儲設備，它必須具備高性價比、安全、低維護成本、重量輕等特點。
這些特點在某些方麵相互矛盾也很難同時全部得到滿足。這意味著，在研發以及在工業領域麵臨著巨大的壓力，需要通過新技術的發展來接近這個目標。最近幾年，在研發領域的活動的確有所增加，包括在大學和研究機構下所建立的新機構，但他們是否足夠，還需要時間纔能告訴我們答案。
這本《鋰離子電池手冊》為能量轉換的這種模式轉變的成功做齣瞭小小的貢獻。５４位作者提交的３３章，覆蓋瞭一個很寬廣的領域，在第一時間對鋰離子電池所有相關領域進行瞭概述：電池單元的化學性質和結構、電池生産，以及在電池係統的應用層麵大傢最關心的幾個主要問題：安全問題、運輸問題和電池迴收問題。
●●●●● 鋰離子電池手冊Ⅵ 本手冊分為五個部分。第一部分對各類采取電化學方式進行能量儲存的電池係統進行瞭概述。第二部分完整地講述瞭鋰離子電池的情況，最重要的材料和電池單體的部件都進行瞭詳細的介紹。這些部件包括陰極和陽極的化學材料，以及導電鹽和電解質。電池係統由單個模組構成，每個模組又由多個電池單體與必要的機械組件、電氣部件構成，這部分內容用瞭幾章來描述。最後以熱管理和電池管理係統共同來結束這個部分的講述。第三部分講述瞭電池的生産以及電池製造的設備，以及必要的檢測方法。第四部分講述瞭電池在其整個生命周期可能會導緻的涉及運輸、安全、循環利用等的問題。本手冊的第五部分講述瞭電池在不同領域———電動車輛領域和固定設備領域———的應用情況。
本手冊是為想要瞭解現代電池技術或需求的讀者提供指導。它對鋰離子電池進行瞭非常詳細的描述，介紹瞭２０多年所麵臨的睏難及所獲取的知識和經驗，給電池的使用者甚至在研發領域的新人介紹這項技術的巨大潛力和可能在研發過程中被卡住的地方。這本手冊並非旨在將鋰離子電池的諸多技術問題從專業上探索到一個很深的深度，而是在較高的技術水平上對這個産業的特徵進行詮釋的參考書。
最後，我想說感謝大傢對這本書的完成做齣的巨大貢獻。特彆是每個單獨章節的所有作者，我的兩個秘書Ｄｉｅｄｅｒｉｃｈ女士和ＤｉＢｅｌｌａ女士以及施普林格齣版社的Ｈｅｓｔｅｒｍａｎｎ－Ｂｅｙｅｒｌｅ女士、Ｋｏｌｌｍａｒ－Ｔｈｏｎｉ女士和Ｓｔｅｇｎｅｒ女士。
願所有使用這本《鋰離子電池手冊》的讀者能從中獲得很多重要的信息，給他們的日常工作和學習帶來很多閱讀的快樂。
賴納·科特豪爾法蘭剋福，２０１３年１０月
用戶評價
我是一名對材料科學頗有研究的退休教授，盡管我已經離開瞭教學一綫，但我對新知識的探索熱情從未減退。《鋰離子電池手冊》這本書，如同一位老友，以其嚴謹的學術態度和深厚的專業底蘊，再次點燃瞭我對材料科學的熱情。我尤其欣賞書中對各種鋰離子電池正負極材料微觀結構、相穩定性以及電化學行為的深入分析。從層狀氧化物到尖晶石結構，再到橄欖石結構，每一個材料體係的特性都得到瞭細緻的剖析，讓我能夠從本質上理解它們為何具有不同的電化學性能。書中對固態電解質的研究，也讓我看到瞭未來電池技術發展的巨大潛力。它詳細介紹瞭各種固態電解質（聚閤物、氧化物、硫化物）的離子導電機製、界麵問題以及麵臨的挑戰，這為我提供瞭一個全新的研究視角。此外，書中對電池老化機理的探討，如容量衰減、內阻增加等，也進行瞭非常全麵的分析，並提齣瞭相應的解決方案。這些內容對於我這樣一位有一定學術背景的讀者來說，具有很高的啓發性。這本書讓我再次體會到瞭科學研究的魅力，也讓我看到瞭材料科學在推動能源技術發展中的重要作用。
評分我是一名剛剛開始接觸電池技術的研究生，在導師的推薦下，我翻開瞭這本《鋰離子電池手冊》。坦白說，一開始我對這麼厚一本“手冊”有點望而生畏，擔心會充斥著晦澀難懂的專業術語和復雜的公式。但事實證明，我的擔憂是多餘的。這本書的編排結構非常閤理，從最基礎的物理化學原理入手，循序漸進地深入到各種材料體係和製造工藝。我特彆喜歡書中對電化學動力學和熱力學原理的講解，它用清晰的圖示和簡潔的語言，將抽象的概念形象化，讓我能夠快速理解電荷轉移、離子擴散等關鍵過程。書中對不同正負極材料的相變、嵌脫鋰行為的描述，更是為我進行材料設計提供瞭寶貴的理論基礎。我尤其對書中關於電解液的研究部分印象深刻，無論是傳統有機電解液的穩定性問題，還是新型離子液體、固態電解質的探索，都進行瞭深入的分析，讓我對如何優化電解液來提升電池性能有瞭更深的理解。此外，書中還詳細介紹瞭電池的製造工藝，從漿料製備、塗布、輥壓到組裝、化成，每一個環節都進行瞭詳細的闡述，這對於我們理解電池的生産過程和潛在的質量控製點非常有幫助。這本書讓我感覺自己不僅僅是在學習知識，更是在構建一個完整的鋰離子電池的知識體係。它是我在電池領域學習道路上的一座重要的裏程碑。
評分拿到這本《鋰離子電池手冊》簡直是如獲至寶！我是一名對新能源技術充滿好奇的普通愛好者，一直對手機、電動汽車裏那些小小的鋰電池感到神秘，它們到底是怎麼工作的？為什麼能量密度那麼高，又為什麼有時候會“發脾氣”？這本書就像一位循循善誘的老師，用一種我能理解的方式，一點一點地揭開瞭鋰電池的麵紗。從最基礎的化學原理講起，比如正極、負極、電解液、隔膜這些“幕後功臣”，作者都用通俗易懂的比喻來解釋它們的功能和作用，讓我這個非專業人士也能津津有味地讀下去。更讓我驚喜的是，書中並沒有止步於基礎概念，而是深入探討瞭不同種類的鋰離子電池，比如鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等等，分析瞭它們各自的優缺點，以及在不同應用場景下的適用性。這對我來說太有價值瞭！以前我隻知道有這些名字，現在終於明白瞭它們之間的差異，以及為什麼有些設備會選擇某種特定的電池。書裏還穿插瞭不少實際案例，比如新能源汽車的續航裏程問題，手機電池的壽命優化等等，讓我感覺學到的知識都能夠落地，而不是枯燥的理論。而且，這本書的排版設計也十分用心，圖文並茂，很多示意圖都畫得非常精美，能夠直觀地幫助我理解復雜的內部結構和工作流程。總而言之，如果你也和我一樣，對隱藏在我們生活中的科技充滿好奇，並且想深入瞭解鋰離子電池的奧秘，這本書絕對是你的不二之選。它不僅是一本“手冊”，更是一扇打開新能源世界的大門。
評分我是一名即將步入大學計算機科學專業的學生，對未來科技的發展充滿瞭憧憬。在選擇專業方嚮時，我一直對能源領域抱有濃厚的興趣，尤其是那些能夠驅動未來智能設備和交通工具的核心技術。《鋰離子電池手冊》這本書，為我打開瞭通往這個領域的一扇大門。書中對鋰離子電池工作原理的講解，雖然涉及一些物理化學知識，但其清晰的邏輯和豐富的圖示，讓我能夠相對輕鬆地理解。我特彆被書中對電池能量密度和功率密度之間關係的闡述所吸引，這讓我意識到，在設計高性能的電子設備時，需要在這兩者之間找到一個精妙的平衡點。書中對不同應用場景下電池選擇的討論，也讓我對不同材料體係的優劣有瞭更直觀的認識。例如，為什麼手機需要高能量密度的電池，而電動工具則需要高功率密度的電池。我還在書中看到瞭關於電池循環壽命和充電效率的討論，這些對於我未來在軟件層麵進行電池管理和優化，具有重要的參考意義。這本書讓我看到瞭，即使是看似簡單的電池，背後也蘊含著如此深厚的科學原理和工程挑戰。它激發瞭我對未來能源技術進一步探索的興趣，也讓我對接下來的大學學習充滿瞭期待。
評分我是一名在廣告行業工作瞭多年的創意總監，我總是努力去捕捉那些能夠觸動人心的故事和趨勢。《鋰離子電池手冊》這本書，對我來說，不僅僅是一本技術書籍，更是一部關於創新和改變世界的史詩。我從這本書中看到瞭人類對清潔能源的不懈追求，以及科技如何一步步將夢想變為現實。書中對鋰離子電池的誕生和發展的曆程的描述，充滿瞭戲劇性，讓我看到瞭科學傢們的智慧、堅持和奉獻。我尤其被書中關於鋰離子電池在推動移動通信、便攜式電子設備普及方麵的作用所震撼。正是有瞭這些小小的能量塊，我們的生活纔變得如此便捷和互聯。而現在，它們又在引領著我們走嚮電動汽車和可再生能源的時代。這本書讓我看到瞭科技的強大力量，它不僅僅是冰冷的數字和公式，更是改變我們生活方式、塑造我們未來的關鍵。我從書中汲取瞭許多關於創新和突破的靈感，也讓我對那些默默奉獻在科研前綫的科學傢們充滿瞭敬意。這本書讓我堅信，科技的力量是無限的，它將繼續為我們帶來更多驚喜和可能性。
評分我是一個對環保和可持續發展非常關注的普通讀者，一直以來，電動汽車的普及和能源儲存技術的進步都讓我感到興奮。在眾多的新能源技術中，鋰離子電池無疑是其中的核心。因此，《鋰離子電池手冊》這本書的齣現，正好滿足瞭我渴望瞭解這個領域最前沿信息的需求。我並非專業人士，但這本書的語言風格非常親切，讓我感覺像是在和一位資深的專傢聊天，而不是在啃一本冰冷的教科書。書中沒有充斥著我無法理解的專業術語，即使齣現一些，作者也會給齣非常清晰的解釋和生動的比喻。我尤其欣賞書中關於電池安全性的章節，它詳細介紹瞭鋰電池在過充、過放、短路等極端情況下的反應機製，以及如何通過材料選擇和結構設計來提高電池的安全性。這對於我這樣一個關心傢人齣行安全的人來說，尤為重要。此外，書中還探討瞭鋰電池的迴收和再利用問題，這讓我看到瞭這項技術在可持續發展方麵的巨大潛力。瞭解這些信息，讓我更加確信，我們正在走嚮一個更加綠色、清潔的未來。這本書不僅拓寬瞭我的視野，也讓我對鋰離子電池這項偉大的技術有瞭更深層次的敬意。它讓我看到瞭科技如何改變世界，如何為我們創造一個更美好的明天。
評分作為一名在消費電子行業摸爬滾打瞭多年的工程師，我對各種電池技術可以說是不陌生的，但《鋰離子電池手冊》這本書的齣現，還是給我帶來瞭不少新的啓發和更深的認識。我們平時接觸到的大多是成品，很少有機會去深入理解其背後的科學原理和製造工藝。這本書恰恰填補瞭這一空白。它從材料科學的角度，對鋰離子電池的正負極材料、電解液、隔膜等核心組件進行瞭極其詳盡的介紹，讓我對不同材料體係的性能差異有瞭更清晰的認識。例如，對於磷酸鐵鋰電池的高安全性，書中給齣瞭深入的化學機理分析，不再是泛泛而談。同時，書中對電池的充放電過程、循環壽命、能量密度和功率密度之間的權衡關係，也進行瞭非常細緻的闡述。這些內容對於我們做産品選型和設計優化至關重要。我還特彆關注瞭書中關於電池管理係統（BMS）的部分，雖然篇幅不是最長的，但其對BMS在電池安全、性能和壽命方麵的關鍵作用的論述，非常到位。它不僅僅是簡單的電壓、電流監控，更是涉及到復雜的算法和策略。書中提到的一些前沿研究方嚮，比如固態電池、矽負極等，也讓我對未來鋰電池的發展趨勢有瞭更宏觀的把握。總的來說，這本書的專業性很強，但又不失可讀性，對於我這樣的從業者來說，是一本非常實用的參考書，能夠幫助我更好地理解和解決實際工作中遇到的問題，也能為我今後的技術研發提供新的思路。
評分我是一名自由撰稿人，一直以來都對科技發展及其對社會生活的影響非常感興趣。當我看到《鋰離子電池手冊》這本書時，我立刻被它所吸引。我一直認為，瞭解我們生活中無處不在的科技，纔能更好地理解我們所處的時代。這本書並沒有讓我失望。它以一種非常引人入勝的方式，將鋰離子電池這個看似復雜的技術，變得生動有趣。書中穿插瞭許多曆史上關於電池技術發展的故事，讓我瞭解瞭這些偉大的發明是如何一步步發展而來的。我特彆喜歡書中關於電池在不同領域的應用案例，從手機、筆記本電腦，到電動汽車、儲能係統，它讓我看到瞭鋰離子電池是如何深刻地改變瞭我們的生活方式。書中對於電池工作原理的解釋，也並非枯燥乏味，而是通過各種形象的比喻，讓我能夠輕鬆地理解其中的奧秘。例如，它將鋰離子的移動比作“小精靈”，在電池內部穿梭，為設備提供能量。這樣的描述，讓閱讀過程充滿瞭樂趣。此外，書中還探討瞭鋰離子電池的環保問題和未來發展方嚮，這讓我看到瞭科技的進步與可持續發展的結閤。這本書讓我覺得，科技並非遙不可及，而是與我們的生活息息相關。
評分我是一名對物理和化學有著濃厚興趣的業餘愛好者，長期以來，我一直被鋰離子電池那令人驚嘆的能量密度和廣泛的應用所吸引。《鋰離子電池手冊》這本書，對我來說，簡直是一場知識的盛宴。它沒有僅僅停留在概念層麵，而是深入到瞭每一個組件的微觀世界。從正極材料中復雜的晶體結構，到負極材料中鋰離子的嵌入/脫齣機製，再到電解液中離子傳輸的物理化學過程，這本書都給予瞭詳盡而又清晰的解釋。我尤其喜歡書中對不同正極材料（如LCO, NMC, LFP）的晶體結構、電化學性能的對比分析，以及它們各自的優勢和劣勢，這讓我能夠從更根本的層麵理解為什麼它們會在不同的應用領域各有韆鞦。書中對鋰枝晶形成機理的探討，也讓我對電池安全性有瞭更深入的認識。此外，書中對於電池老化機理的剖析，如SEI膜的生長、材料的結構衰退等，也讓我對如何延長電池壽命有瞭更科學的認知。讓我感到興奮的是，書中還涉及瞭一些前沿的電池技術，比如固態電解質的最新進展，以及矽基負極的應用前景。這些內容讓我對鋰離子電池的未來充滿瞭期待。這本書讓我感覺我不僅僅是在閱讀，更是在進行一次深入的科學探索，解開瞭一個又一個令人著迷的謎團。
評分作為一名汽車行業的資深從業者，我深切體會到鋰離子電池對於電動汽車發展的重要性。這本《鋰離子電池手冊》對我來說，是一本不可多得的寶貴參考資料。它不僅僅局限於理論探討，而是將理論與實際應用緊密結閤。書中對不同電池材料體係在能量密度、功率密度、循環壽命、成本以及安全性等方麵的權衡關係，進行瞭非常深入的分析。這對於我們進行電動汽車的電池包設計、性能優化以及成本控製至關重要。我尤其關注書中關於電池熱管理的部分，它詳細闡述瞭不同熱管理方式（風冷、液冷、相變材料等）的優缺點，以及它們對電池性能和壽命的影響。這對於確保電動汽車在各種工況下的安全可靠運行至關重要。此外，書中對電池健康狀態（SoH）和剩餘壽命（SoL）的評估方法，也給予瞭詳細的介紹，這對於我們開發先進的BMS係統，實現更精準的電池管理具有重要的指導意義。書中還對未來電池技術的發展趨勢進行瞭預測，例如高鎳低鈷電池、固態電池等，這些都為我們未來的産品研發提供瞭重要的戰略參考。總而言之，這本書是一本內容翔實、理論紮實、貼近實際應用的專業書籍，對於任何從事電動汽車相關行業的人員來說，都具有極高的參考價值。
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