商品名称: | 锂离子电池正极材料:原理、性能与生产工艺 |
营销书名: | 首部系统总结锂离子电池正极材料生产技术的专业书籍 |
作者: | 胡国荣、杜柯、彭忠东 主编 |
定价: | 128.00 |
ISBN: | 978-7-122-29897-3 |
关键字: | 锂离子电池;锂离子电池正极材料;磷酸铁锂;钴酸锂;三元材料;锰酸锂;镍钴锰酸锂;镍钴铝酸锂 |
重量: | 684克 |
出版社: | 化学工业出版社 |
开本: | 16 | 装帧: | 精 |
出版时间: | 2017年09月 | 版次: | 1 |
页码: | 360 | 印次: | 1 |
本书是目前市场上首部详尽介绍锂离子电池正极材料生产技术的专业书籍。内容包括合成原理、材料结构与性能、生产工艺条件与流程、关键生产设备、原材料与产品标准。对生产一线技术人员具有很强的指导作用,对高校师生和研究机构的科研人员也具有重要参考价值。
本书详细介绍了锂离子电池几种关键正极材料:钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂和富锂锰基固溶体。主要内容包括这些电极材料的发展历史、结构特征、工作原理、生产工艺流程、主要设备的选型、原材料与产品标准和应用领域等。本书还包括锂离子电池的研究开发史、基本工作原理、有关的热力学和动力学计算、产品的检测评价以及未来发展趋势等。
本书可作为锂离子电池正极材料研究领域的科研工作人员和工程技术人员的参考书,也可作为高等院校高年级学生和研究生的参考书。
胡国荣,主要从事电化学理论与应用、能源材料等方面的研究,在锂离子电池正极材料的产业化方面取得了突出成果,成功实现钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂的产业化。
第1章锂离子电池概述
1.1电池概述2
1.2锂离子电池的发展史2
1.3锂离子电池的工作原理4
1.4锂离子电池正极材料6
1.4.1钴酸锂8
1.4.2镍酸锂8
1.4.3锰酸锂10
1.4.4磷酸铁锂10
1.5锂离子电池负极材料11
1.5.1石墨12
1.5.2焦炭12
1.5.3硬炭12
1.5.4中间相炭微球12
1.6锂离子电池电解液13
1.7锂离子电池的发展趋势14
参考文献14
第2章高温固相合成反应的基本原理
2.1热力学的基本概念和定律16
2.1.1热力学,定律17
2.1.2热力学第二定律17
2.1.3吉布斯自由能18
2.2钴酸锂的热力学数据20
2.3钴酸锂的热力学计算20
2.4动力学的基本概念和定律23
2.4.1反应速率24
2.4.2影响反应速率的因素25
2.5反应机理26
2.6固相反应动力学模型27
2.7钴酸锂的合成反应动力学计算29
参考文献31
第3章正极材料生产的关键设备
3.1计量与配料系统32
3.1.1称重计量的原理32
3.1.2电子衡器的精度等级34
3.1.3称重计量装置的连接和信号传输35
3.1.4自动化生产线称重计量装置39
3.1.5计量装置安装调试中应注意的问题44
3.1.6自动化生产线配料流程45
3.2混合设备46
3.2.1搅拌球磨机46
3.2.2砂磨机47
3.2.3斜式混料机48
3.2.4高速混合机48
3.2.5高速旋风式混合机49
3.2.6机械融合精密混合机49
3.3干燥设备51
3.3.1真空回转干燥机51
3.3.2真空耙式干燥机53
3.3.3喷雾干燥机54
3.3.4真空带式干燥机57
3.4窑炉自动装卸料系统58
3.4.1钵的形式和在窑炉中的排列59
3.4.2炉窑装卸料过程的特点和要求60
3.4.3装料机械和卸料机械61
3.4.4自动移载、分配和排序65
3.4.5叠钵机和拆分机67
3.4.6积放夹钵器和阻挡器69
3.4.7高钵和低钵的自动检测70
3.4.8自动倒钵和清扫机72
3.5烧结设备74
3.5.1推板窑74
3.5.2辊道窑78
3.5.3钟罩炉82
3.6粉碎与分级设备86
3.6.1颚式破碎机86
3.6.2辊式破碎机86
3.6.3旋轮磨87
3.6.4高速机械冲击式粉碎机87
3.6.5气流粉碎机89
3.7合批设备92
3.7.1双螺旋锥形混合机92
3.7.2卧式螺带混合机93
3.8除铁设备93
3.9包装计量设备95
3.9.1锂离子电池材料包装计量设备的现状95
3.9.2锂离子电池材料包装计量设备的形式和种类95
3.9.3自动化包装线上的配套设备100
参考文献105
第4章钴酸锂
4.1钴酸锂的结构与电化学特征106
4.1.1钴酸锂的结构106
4.1.2钴酸锂的电化学特征106
4.2钴酸锂的合成方法110
4.2.1固相法110
4.2.2软化学法111
4.3钴酸锂的改性112
4.3.1钴酸锂的掺杂112
4.3.2钴酸锂的表面包覆120
4.4生产钴酸锂的主要原料及标准122
4.4.1四氧化三钴122
4.4.2碳酸锂123
4.5钴酸锂生产工艺流程及工艺参数124
4.5.1计量配料与混合工序124
4.5.2烧结工序126
4.5.3粉碎分级工序128
4.5.4合批工序129
4.5.5除铁工序130
4.5.6包装工序130
4.6钴酸锂的产品标准130
4.7钴酸锂的种类与应用领域131
参考文献133
第5章锰酸锂
5.1锰酸锂的结构与电化学特征137
5.1.1锰酸锂的结构137
5.1.2锰酸锂的电化学特征137
5.2锰酸锂的制备方法139
5.2.1固相法139
5.2.2软化学法140
5.3锰酸锂的改性141
5.3.1锰酸锂的掺杂143
5.3.2锰酸锂的表面包覆145
5.4生产锰酸锂的主要原料及标准149
5.4.1电解二氧化锰150
5.4.2化学二氧化锰153
5.4.3四氧化三锰154
5.4.4其他锰化合物155
5.5锰酸锂生产工艺流程及工艺参数155
5.5.1锰酸锂生产工艺流程156
5.5.2锰酸锂生产工艺参数157
5.6锰酸锂的产品标准159
5.7锰酸锂的种类与应用领域160
5.7.1层状LiMnO2160
5.7.2层状Li2MnO3161
5.7.3尖晶石结构Li4Mn5O12162
5.7.4尖晶石结构5V正极材料162
5.7.5锰酸锂的应用领域163
参考文献164
第6章镍钴锰酸锂(NCM)三元材料
6.1镍钴锰酸锂的结构与电化学特征167
6.1.1镍钴锰酸锂的结构167
6.1.2镍钴锰酸锂的电化学特征171
6.2镍钴锰酸锂的合成方法174
6.2.1高温固相合成法175
6.2.2化学共沉淀法175
6.2.3溶胶-凝胶法176
6.3镍钴锰酸锂的改性177
6.3.1镍钴锰酸锂的掺杂177
6.3.2镍钴锰酸锂的表面包覆178
6.4生产三元材料的主要原料及标准181
6.5三元生产工艺流程及工艺参数184
6.5.1计量配料与混合工序184
6.5.2烧结工序185
6.5.3粉碎分级工序186
6.5.4合批工序186
6.5.5除铁工序186
6.5.6包装工序187
6.6三元材料的产品标准187
6.7镍钴锰酸锂三元材料的种类与应用领域189
参考文献190
第7章镍钴铝酸锂(NCA)材料
7.1镍钴铝酸锂的结构与电化学特征193
7.1.1镍钴铝酸锂的结构193
7.1.2镍钴铝酸锂的电化学特征196
7.2镍钴铝酸锂的合成方法202
7.2.1高温固相法202
7.2.2喷雾热分解法203
7.2.3溶胶-凝胶法203
7.2.4共沉淀法204
7.3镍钴铝酸锂的改性205
7.3.1离子掺杂改性206
7.3.2镍钴铝酸锂的表面包覆206
7.4生产镍钴铝酸锂材料的主要原料及标准209
7.4.1前驱体生产所用原料标准209
7.4.2材料烧结所用原料标准212
7.5镍钴铝酸锂生产工艺流程及工艺参数214
7.5.1前驱体生产工艺流程214
7.5.2NCA材料烧结工艺214
7.6镍钴铝酸锂的产品标准217
7.7镍钴铝酸锂材料的种类与应用领域218
参考文献220
第8章磷酸盐材料
8.1磷酸盐材料的结构与电化学特征222
8.1.1磷酸盐材料的结构222
8.1.2磷酸盐材料的电化学特征227
8.2磷酸盐材料的合成方法236
8.2.1LiFePO4的合成方法236
8.2.2LiMnPO4的制备方法240
8.2.3LiMnyFe1-yPO4的制备方法243
8.3磷酸盐材料的改性247
8.3.1磷酸盐材料的掺杂247
8.3.2磷酸盐材料的表面包覆250
8.3.3磷酸盐材料的纳米化255
8.4生产磷酸盐材料的主要原料及标准257
8.5磷酸盐材料生产工艺流程及工艺参数258
8.5.1草酸亚铁路线259
8.5.2氧化铁红路线261
8.5.3磷酸铁路线263
8.5.4水热工艺路线266
8.6磷酸盐系材料的产品标准271
8.7磷酸盐材料的种类与应用领域272
8.7.1电动汽车用动力电池272
8.7.2储能电池273
参考文献275
第9章富锂锰基固溶体材料及其生产工艺
9.1富锂锰基固溶体材料的结构与电化学特征281
9.1.1富锂锰基固溶体材料的结构281
9.1.2富锂锰基固溶体材料的电化学特征282
9.2富锂锰基固溶体材料的合成方法284
9.2.1共沉淀法284
9.2.2固相法285
9.3富锂锰基固溶体材料的改性285
9.3.1富锂锰基固溶体材料的表面包覆285
9.3.2富锂锰基固溶体材料与锂受体型材料复合286
9.3.3富锂锰基固溶体材料的表面改性286
9.3.4富锂锰基固溶体材料的其他改性手段286
9.4生产富锂锰基固溶体材料的主要原料及标准286
9.5富锂锰基固溶体材料生产工艺流程及工艺参数287
9.5.1沉淀工艺的参数288
9.5.2烧结工艺的参数292
9.6富锂锰基固溶体材料的应用领域294
参考文献294
第10章锂离子电池正极材料的测试方法
10.1正极材料的化学成分分析297
10.1.1钴酸锂的化学分析方法297
10.1.2镍钴锰酸锂的化学分析方法304
10.1.3锰酸锂的化学分析方法307
10.1.4镍钴铝酸锂的化学分析方法311
10.1.5磷酸铁锂的化学分析方法312
10.1.6微量单质铁的化学分析315
10.2正极材料的理化性能指标测试315
10.2.1粒度测试315
10.2.2比表面积测试316
10.2.3振实密度测试317
10.2.4XRD测试317
10.2.5扫描电镜测试318
10.2.6透射电镜测试319
10.2.7X射线光电子能谱测试319
10.2.8元素分布测试320
10.2.9X射线吸收谱测试320
10.3正极材料的电化学性能指标分析321
10.3.1容量测试321
10.3.2电压测试322
10.3.3循环测试323
10.3.4储存性能测试323
10.3.5倍率测试324
参考文献324
第11章锂离子电池正极材料展望
11.1动力锂离子电池正极材料技术路线之争325
11.2正极材料发展的展望332
11.2.1高电压钴酸锂334
11.2.2高镍正极材料335
11.2.3高电压磷酸盐材料339
11.2.4高温型锰酸锂材料341
11.3未来正极材料的发展方向342
11.3.1多锂化合物正极材料342
11.3.2利用氧离子的氧化还原344
11.3.3锂硫电池345
11.3.4锂空气电池346
11.4工业4.0在锂离子电池材料中的应用与发展趋势347
11.4.1工业4.0简介347
11.4.2工业4.0在锂离子电池材料中的应用现状与发展趋势349
11.4.3锂离子电池材料制造工业4.0未来发展路线图351
参考文献353
这本书的厚度和内容密度,让人一看就知道不是那种“浅尝辄止”的书籍。我从事的是锂电池材料的研发工作,对正极材料的性能提升一直有不懈的追求。我对书中关于提升能量密度的策略非常感兴趣,例如如何通过提高镍含量、优化元素配比来增加容量?同时,我也关注如何提高电池的功率性能,书中是否会探讨如何改善材料的导电性、降低内阻?对于材料的循环寿命,这也是一个至关重要的性能指标,我希望书中能够深入分析导致材料衰减的各种机制,例如结构坍塌、表面膜形成、活性物质脱落等,并介绍相应的抑制方法。特别是对于一些极端应用场景下的正极材料性能,例如高温、低温、高压等,书中是否有相关的研究和解决方案?我希望这本书能够提供一些前沿的研发思路和技术方法,帮助我突破现有技术的瓶颈,开发出更优异的正极材料。
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评分这本书的厚度和分量,让我觉得它一定蕴含着丰富的知识。我是一名电池行业的从业者,长期以来一直关注锂离子电池正极材料的生产工艺。我希望书中能够详细介绍不同正极材料(如LCO、LFP、NCM、NCA等)的工业化生产流程,包括原材料的选择、配方设计、烧结工艺、后处理等关键环节。我特别想了解在实际生产中,如何有效地控制材料的粒径分布、晶体结构和化学均一性,从而保证产品质量的稳定。书中是否会探讨不同合成方法(如固相法、湿法合成等)的优缺点,以及它们在工业生产中的应用前景?我还对如何通过工艺优化来提高材料的能量密度、功率密度和循环寿命感兴趣,例如表面改性、纳米化处理等。这本书能否为我提供一些在生产过程中可能遇到的问题的解决方案,或者一些改进生产工艺的思路?
评分这本书的书页散发出一种油墨的清香,让我立刻进入了专注的学习状态。我是一名电池材料的初学者,对这本书寄予厚望,希望它能系统地为我构建锂离子电池正极材料的知识体系。我希望书中能够清晰地阐述不同正极材料的设计理念,以及它们在化学结构、电子电荷分布等方面的差异。对于这些差异如何转化为宏观的电化学性能,比如电压、容量、循环稳定性等,书中是否有深入的解释?我特别关注那些影响材料性能的微观因素,例如晶格畸变、缺陷分布、表面形貌等,以及如何通过精确控制这些因素来调控材料的性能。我还希望书中能够涵盖一些关于材料失效机理的讨论,帮助我理解电池在使用过程中性能衰减的原因,并为未来的材料设计提供参考。这本书是否能成为我学习道路上的引路人,帮助我克服初期的迷茫?
评分拿到这本书,我的第一感觉就是沉甸甸的,这让我对其中内容的详实程度充满了期待。我是一名对新能源材料领域充满好奇的初学者,虽然有一定的化学基础,但对于锂离子电池正极材料的专业知识还处于懵懂阶段。这本书的标题“原理性能与生产工艺”让我看到了学习的路径:从基础的原理出发,理解材料的性能,再到掌握实际的生产工艺。我非常渴望了解不同正极材料的合成方法,比如固相法、溶胶-凝胶法、水热法等等,以及每种方法在实际生产中可能遇到的挑战和优缺点。对于如何控制材料的粒径分布、形貌以及结晶度,进而影响其电化学性能,书中是否有详细的阐述?我特别关注那些能够提升能量密度、功率密度和循环寿命的改性技术,例如表面包覆、纳米化、元素掺杂等,希望书中能有相关的案例分析和机理讲解。另外,关于如何评价正极材料的性能,比如容量、电压平台、首次库仑效率、长周期循环性能、倍率性能等,以及相应的测试方法和数据解读,都是我迫切想要掌握的知识。这本书能否帮助我建立起一个清晰的知识体系,让我能够从宏观到微观,从理论到实践,全面地认识锂离子电池正极材料?
评分这本书的装帧风格让我联想到那些陪伴我度过许多学习时光的专业教材,严谨、扎实,没有丝毫的浮夸。我是一名对锂离子电池技术充满热情的学生,特别是正极材料,其性能直接决定了电池的能量密度和使用寿命,是我研究的重点。我希望书中能够系统地梳理不同正极材料的晶体结构,并深入浅出地解释这些结构如何影响离子的嵌入/脱出动力学、电子导电性以及材料的稳定性。我特别想了解关于材料缺陷、表面状态以及界面效应是如何影响电池性能的,书中是否有相关的理论模型和实验验证?对于新型正极材料的研究进展,例如富锂锰基、钠离子电池正极材料(虽然不是锂离子电池,但原理相通,如果书中有提及,我也会非常高兴),书中是否有所涉猎,并对其未来的发展前景进行展望?我期待这本书能够成为我的一个可靠的知识库,为我进行更深入的学术研究提供坚实的基础和启发。
评分翻开这本书,扑面而来的专业气息让我感到非常振奋。作为一名电池领域的爱好者,我一直对锂离子电池的核心——正极材料——充满了好奇。我希望这本书能够从最基础的化学原理开始,逐步深入到材料的微观结构、电化学行为以及实际应用。我特别希望书中能够详细介绍不同正极材料(如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂等)的制备过程,从原材料的预处理到最终产品的成型,每一个环节的关键参数控制。对于如何通过调整制备工艺来优化材料的性能,比如粒径、比表面积、孔隙率等,书中是否有具体的指导和案例?我非常关注那些能够提高材料安全性的技术,例如如何抑制高温下的热失控,以及如何提高材料的结构稳定性,避免在充放电过程中发生不可逆的相变。这本书能否为我打开一扇窗,让我更清晰地看到锂离子电池正极材料的世界?
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