YL19859 9787111595366 9787122311078
鋰離子電池手冊
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。
前言
編輯的話
一部分 儲能係統/電池係統概述
1章 儲能係統/電池係統概述3
二部分 鋰離子電池
2章 鋰離子電池概述11
3章 材料和功能17
4章 鋰離子電池的正極材料25
5章 鋰離子電池的負極材料35
6章 電解質和導電鹽47
7章 隔離膜59
8章 鋰離子電池係統的結構71
9章 鋰離子電池單體80
10章 鋰電池係統的密封和橡膠部件90
11章 傳感器和測量技術98
12章 繼電器、開關、綫束和插接件105
13章 電池熱管理121
14章 電池管理係統130
15章 軟件139
16章 電池技術發展趨勢146
三部分 電池生産
17章 鋰離子電池單體的生産流程163
18章 鋰離子電池單體和電池的生産工藝176
19章 電池單體生産工廠的建設185
20章 生産製造過程中的檢測方法194
四部分 其他課題
21章 鋰離子電池開發、生産和迴收的邊緣領域205
22章 鋰離子電池開發和應用時的工作安全207
23章 化學安全保護215
24章 電氣安全保護227
25章 汽車的功能安全234
26章 鋰離子電池的功能和安全測試246
27章 鋰電池和鋰離子電池的運輸257
28章 鋰離子電池的迴收265
29章 電池係統生産專業人員的教育和培訓274
30章 鋰離子電池安全和性能標準284
五部分 電池應用
31章 鋰離子電池的應用範圍295
32章 電池係統在電動車輛上的應用需求303
33章 電池係統在固定儲能係統上的應用需求323
本書總結瞭鋰電池基礎理論、關鍵材料、電池技術的研究成果,特彆是對各種鋰電池正負極材料、電池工藝進行瞭詳盡介紹。全書共分為15章,涉及能量儲存和轉化的基本要素、鋰電池、嵌入原理、剛性能帶理論模型應用於鋰嵌入化閤物的可靠性、二維正極材料、單元素離子的三維框架正極材料、聚陰離子正極材料、氟代聚陰離子化閤物、無序化閤物、鋰離子電池負極、鋰電池電解質與隔膜、儲能納米技術、試驗技術、鋰離子電池安全性、鋰離子電池技術等內容。
本書具有全麵、具體、新穎、實用的特點,可以作為我國從事鋰電池研究、生産、應用的各類科技與專業人員的一部價值的參考書,也可以作為各類高校、研究院所從事電化學及材料學相關專業師生的有益參考書。
第1章能量儲存和轉化的基本要素
1.1能量儲存能力/001
1.2不間斷能量供應/002
1.3納米儲能/003
1.4儲能/004
1.5電化學電池簡要曆史/006
1.5.1重要裏程碑/006
1.5.2電池設計/007
1.6電池的重要參數/008
1.6.1基本參數/008
1.6.2循環壽命與日曆壽命/011
1.6.3能量、容量和功率/012
1.7電化學係統/013
1.7.1電池組/013
1.7.2電緻變色與智能窗/014
1.7.3超級電容器/015
1.8總結與評論/016
參考文獻/016
第2章鋰電池
2.1引言/019
2.2發展曆史概述/020
2.3一次鋰電池/022
2.3.1高溫鋰電池/022
2.3.2固態電解質鋰電池/023
2.3.3液態正極鋰電池/025
2.3.4固態正極鋰電池/025
2.4二次鋰電池/029
2.4.1鋰-金屬電池/029
2.4.2鋰離子電池/031
2.4.3鋰聚閤物電池/035
2.4.4鋰-硫電池/036
2.5鋰電池經濟/037
2.6電池模型/038
參考文獻/039
第3章嵌入原理
3.1引言/045
3.2嵌入機理/046
3.3吉布斯相律/047
3.4典型嵌入反應/049
3.4.1完美的化學計量比化閤物:Ⅰ類電極材料/049
3.4.2準兩相係統:Ⅱ類電極/051
3.4.3兩相係統:Ⅲ型電極/051
3.4.4鄰域:Ⅳ型電極/052
3.5插層化閤物/052
3.5.1閤成插層化閤物/052
3.5.2堿金屬插層化閤物/053
3.6插層化閤物的電子能量/054
3.7插層化閤物高電壓的産生原理/055
3.8鋰離子電池正極材料/056
3.9相轉化反應/058
3.10閤金化反應/058
參考文獻/059
第4章剛性能帶理論模型應用於鋰嵌入化閤物的可靠性
4.1引言/062
4.2費米能級的演變/062
4.3TMDs的電子結構/064
4.4鋰嵌入TiS2材料/066
4.5鋰嵌入TaS2材料/068
4.6鋰嵌入2H-MoS2材料/069
4.7鋰嵌入WS2材料/071
4.8鋰嵌入InSe材料/072
4.9過渡金屬化閤物的電化學性質/074
4.10總結與評論/075
參考文獻/075
第5章二維正極材料
5.1引言/077
5.2二元層狀氧化物/077
5.2.1MoO3/077
5.2.2V2O5/080
5.2.3LiV3O8/082
5.3三元層狀氧化物/083
5.3.1LiCoO2(LCO)/084
5.3.2LiNiO2(LNO)/086
5.3.3LiNi1-yCoyO2(NCO)/087
5.3.4摻雜的LiCoO2(d-LCO)/089
5.3.5LiNi1-y-zCoyAlzO2(NCA)/091
5.3.6LiNi0.5Mn0.5O2(NMO)/092
5.3.7LiNi1-y-zMnyCozO2(NMC)/092
5.3.8Li2MnO3/095
5.3.9富鋰層狀化閤物(LNMC)/097
5.3.10其他層狀化閤物/099
5.4總結與評論/099
參考文獻/100
第6章單元素離子的三維框架正極材料
6.1引言/110
6.2二氧化錳/111
6.2.1MnO2/112
6.2.2錳基復閤材料/112
6.2.3MnO2納米棒/113
6.2.4水鈉錳礦/115
6.3鋰化二氧化錳/116
6.3.1Li0.33MnO2/116
6.3.2Li0.44MnO2/117
6.3.3LiMnO2/118
6.3.4LixNa0.5-xMnO2/119
6.4尖晶石鋰錳氧化物/119
6.4.1LiMn2O4(LMO)/119
6.4.2錳酸鋰錶麵修飾/123
6.4.3缺陷尖晶石/124
6.4.4鋰摻雜尖晶石/124
6.55V尖晶石/126
6.6釩氧化物/128
6.6.1V6O13/128
6.6.2LiVO2/129
6.6.3VO2(B)/130
6.7總結與評論/130
參考文獻/131
第7章聚陰離子正極材料
7.1引言/138
7.2閤成路綫/140
7.2.1固相法/140
7.2.2溶膠-凝膠法/141
7.2.3水熱法/141
7.2.4共沉澱法/141
7.2.5微波閤成/141
7.2.6多元醇與溶劑熱過程/142
7.2.7微乳液/142
7.2.8噴霧技術/142
7.2.9模闆法/142
7.2.10機械活化/143
7.3晶體化學/144
7.3.1橄欖石磷酸鹽的結構/144
7.3.2誘導效應/146
7.4優化的LiFePO4粒子的結構與形貌/147
7.4.1磷酸鐵鋰的XRD譜/147
7.4.2優化的磷酸鐵鋰的形貌/148
7.4.3局域結構與晶格動力學/148
7.5磁性和電子特性/150
7.5.1本徵磁性/150
7.5.2γ-Fe2O3雜質的影響/151
7.5.3Fe2P 雜質的影響/152
7.5.4磁極性效應/154
7.6碳包覆層/157
7.6.1碳層的錶徵/157
7.6.2碳層質量/158
7.7化學計量比偏差的影響/160
7.8LFP顆粒暴露於水中的老化/161
7.8.1水浸LFP顆粒/162
7.8.2長期暴露於水中的LFP顆粒/163
7.9LFP的電化學性能/163
7.9.1循環性能/163
7.9.2電化學特性與溫度/164
7.104V正極LiMnPO4/166
7.11聚陰離子高電壓正極材料/167
7.11.1橄欖石材料的閤成/168
7.11.25V正極材料LiNiPO4/168
7.11.35V正極材料LiCoPO4/168
7.12NASICON類型化閤物/170
7.13聚陰離子矽酸鹽Li2MSiO4(M=Fe,Mn,Co)/171
7.14總結和展望/173
參考文獻/174
第8章氟代聚陰離子化閤物
8.1引言/185
8.2聚陰離子型化閤物/185
8.3氟代聚陰離子/187
8.3.1氟摻雜LiFePO4/187
8.3.2LiVPO4F/188
8.3.3LiMPO4F(M=Fe,Ti)/190
8.3.4Li2FePO4F(M=Fe,Co,Ni)/191
8.3.5Li2MPO4F(M=Co,Ni)/191
8.3.6Na3V2(PO4)2F3混閤離子正極材料/192
8.3.7其他氟磷酸鹽/193
8.4氟硫酸鹽/193
8.4.1LiFeSO4F/194
8.4.2LiMSO4F(M=Co,Ni,Mn)/195
8.5總結與評論/196
參考文獻/197
第9章序化閤物
9.1引言/203
9.2序MoS2/204
9.3水閤MoO3/206
9.4MoO3薄膜/207
9.5序釩氧化物/211
9.6LiCoO2薄膜/213
9.7序LiMn2O4/214
9.8序LiNiVO4/216
參考文獻/217
第10章鋰離子電池負極
10.1引言/221
10.2碳基負極/223
10.2.1硬碳/223
10.2.2軟碳/223
10.2.3碳納米管/224
10.2.4石墨烯/225
10.2.5錶麵修飾碳材料/226
10.3矽負極/226
10.3.1Si薄膜/228
10.3.2Si納米綫/228
10.3.3多孔Si/230
10.3.4多孔納米管/納米綫與納米顆粒/232
10.3.5納米結構Si包覆及SEI穩定性/233
10.4鍺/234
10.5锡和鉛/235
10.6具有插層-脫嵌反應的氧化物/236
10.6.1TiO2/236
10.6.2Li4Ti5O12/242
10.6.3Ti-Nb氧化物/246
10.7基於閤金化與去閤金化反應的氧化物/246
10.7.1Si氧化物/246
10.7.2GeO2和鍺酸鹽/248
10.7.3Sn氧化物/248
10.8基於轉化反應的負極/252
10.8.1CoO/253
10.8.2NiO/254
10.8.3CuO/257
10.8.4MnO/258
10.8.5尖晶石結構氧化物/260
10.8.6具有剛玉結構的氧化物:M2O3(M=Fe,Cr,Mn)/264
10.8.7二氧化物/266
10.9尖晶石結構三元金屬氧化物/267
10.9.1鉬化閤物/267
10.9.2青銅型氧化物/268
10.9.3Mn2Mo3O8/269
10.10基於閤金和轉化反應的負極/269
10.10.1ZnCo2O4/269
10.10.2ZnFe2O4/270
10.11總結與評論/271
參考文獻/272
第11章鋰電池電解質與隔膜
11.1引言/300
11.2理想電解質的性質/300
11.2.1電解質的組成/301
11.2.2溶劑/301
11.2.3溶質/302
11.2.4包含離子液體的電解質/303
11.2.5聚閤物電解質/305
11.3鋰電池中電極-電解質界麵鈍化現象/306
11.4現有商業化電解質體係存在的問題/307
11.4.1不可逆容量損失/307
11.4.2使用溫度範圍/308
11.4.3熱失控:安全與危害/308
11.4.4離子傳輸能力的提升/308
11.5電解質設計/308
11.5.1SEI膜的控製/309
11.5.2鋰鹽的安全問題/309
11.5.3過充保護/311
11.5.4阻燃劑/311
11.6隔膜/313
11.7總結/315
參考文獻/315
第12章儲能納米技術
12.1引言/322
12.2納米材料的閤成方法/323
12.2.1濕化學法/323
12.2.2模闆閤成法/327
12.2.3噴霧熱解法/327
12.2.4水熱法/328
12.2.5噴射研磨/330
12.3序錶麵層/331
12.3.1一般注意事項/331
12.3.2LiFePO4納米顆粒的序層/332
12.3.3LiMO2層狀化閤物的序層/334
12.4納米顆粒的電化學性能/336
12.5納米功能材料/337
12.5.1WO3納米復閤材料/337
12.5.2WO3納米棒/338
12.5.3WO3納米粉末和納米膜/338
12.5.4Li2MnO3岩鹽納米結構/339
12.5.5NCA材料中的鋁摻雜效應/339
12.5.6MnO2納米棒/340
12.5.7MoO3納米縴維/341
12.6總結與評論/342
參考文獻/343
第13章試驗技術
13.1引言/348
13.2理論/348
13.3嵌入參數的測量/349
13.3.1電化學電勢譜/349
13.3.2間歇恒電流電位滴定法/351
13.3.3電化學阻抗譜/353
13.4應用:MoO3電極的動力學研究/354
13.4.1MoO3晶體/354
13.4.2MoO3薄膜/354
13.5遞增容量分析法(ICA)/355
13.5.1簡介/355
13.5.2半電池的遞增容量分析法/357
13.5.3全電池的ICA和DVA法/361
13.6固相傳輸測量技術/362
13.6.1電阻率測量/362
13.6.2霍爾效應測試法/362
13.6.3範德華測試技術/363
13.6.4光學性質測試/364
13.6.5離子電導率測定:復閤阻抗技術/367
13.7磁性質測試在正極材料固體化學中的應用/370
13.7.1LiNiO2/370
13.7.2LiNi1-yCoyO2/371
13.7.3硼摻雜的LiCoO2/373
13.7.4LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2/375
參考文獻/375
第14章鋰離子電池安全性
14.1引言/379
14.2實驗與方法/380
14.2.1扣式電池製備/380
14.2.2差示掃描量熱儀(DSC)/380
14.2.3商業18650電池實驗/380
14.3LiFePO4-石墨電池的安全性/382
14.4使用離子液體的鋰離子電池/388
14.4.1不同電解液中石墨負極性能/388
14.4.2不同電解液中LiFePO4正極性能/390
14.5錶麵修飾/391
14.5.1能量示意圖/392
14.5.2層狀電極的錶麵包覆/393
14.5.3尖晶石電極的錶麵修飾/394
14.6總結與評論/395
參考文獻/396
第15章鋰離子電池技術
15.1容量/400
15.2負極/正極容量比/400
15.3電極載量/401
15.4衰降/401
15.4.1晶體結構破壞 /401
15.4.2SEI 膜討論/402
15.4.3正極基團遷移 /402
15.4.4腐蝕/402
15.5製造與包裝/402
15.5.1步驟 1:電極活性材料顆粒的製備/402
15.5.2步驟 2: 電極疊片的製備/404
15.5.3裝配過程/407
15.5.4化成過程/408
15.5.5充電器/408
參考文獻/409
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