本書介紹鋰離子電池全生命周期涉及的技術(shù)原理、工藝、應(yīng)用。首先介紹資源，涉及金屬資源和非金屬資源，包括每種資源的自然分布、提純或者冶煉原理與工藝；其次介紹電化學熱力學和動力學，鋰離子電池中各個組件組分， 單體電池以及電池組/電池堆；然后介紹鋰離子電池（組）在電動汽車、軍事、醫(yī)療、儲能等領(lǐng)域的應(yīng)用情況， 以及微電池發(fā)展現(xiàn)狀；最后介紹鋰離子電池回收工藝研究現(xiàn)狀、生命周期評價研究內(nèi)容等。
本書可供新能源材料與器件、電化學反應(yīng)工程、電動車、冶金工程等領(lǐng)域工程技術(shù)人員及相關(guān)專業(yè)本科生、研究生參考閱讀。
第1章 緒論 001
1.1 鋰離子電池在能量流動系統(tǒng)中的地位 001
1.2 鋰離子電池歷史 002
1.3 鋰離子電池研究現(xiàn)狀簡述 004
1.4 鋰離子電池性能簡述 005
1.5 本書框架 006
參考文獻 007
第2章 資源 008
2.1 金屬資源 008
2.1.1 Li 008
2.1.2 Co 013
2.1.3 Ni 016
2.1.4 Cu 017
2.1.5 Mn 017
2.1.6 Al 019
2.1.7 Fe 021
2.1.8 Ti 021
2.2 非金屬材料 024
2.2.1 磷酸鹽 024
2.2.2 石墨 024
2.2.3 LiPF6 合成 025
2.2.4 炭黑的制備 028
參考文獻 028
第3章 合成方法簡介 030
3.1 合成反應(yīng)簡介 030
3.1.1 高溫固相合成反應(yīng) 030
3.1.2 溶膠凝膠技術(shù) 032
3.2 正極活性物質(zhì)的合成 032
3.2.1 鈷酸鋰與磷酸鈷鋰 032
3.2.2 鎳酸鋰、磷酸鎳鋰和三元正極材料 035
3.2.3 錳酸鋰、磷酸錳鋰 037
3.2.4 磷酸鐵鋰、硫酸鐵、鈦酸鋰 038
3.3 石墨負極材料提純處理 039
參考文獻 040
第4章 相關(guān)熱力學與動力學分析 042
4.1 Nernst 方程與脫嵌鋰反應(yīng)本質(zhì) 042
4.2 非平衡電位分布問題 043
4.3 母相中元素鋰價態(tài) 045
4.4 表面電荷轉(zhuǎn)移位置 046
4.5 嵌入反應(yīng)機理 049
4.6 新型材料開發(fā)途徑與限制因素分析 051
4.6.1 高比能量條件分析 051
4.6.2 高比功率條件分析 052
4.6.3 高循環(huán)壽命條件分析 052
4.6.4 化學元素周期表的啟示 052
4.7 三相界面 054
4.8 氧氣析出分析 054
4.9 空間電荷層 055
4.10 JT 變形的晶體場理論 055
4.11 電場對鋰離子擴散系數(shù)測量的影響 056
4.12 界面鋰離子傳輸機理的爭論 058
參考文獻 060
第5章 電池與電極參數(shù) 061
5.1 電壓 061
5.1.1 電壓含義 061
5.1.2 電子的影響 062
5.1.3 電壓滯后現(xiàn)象 063
5.1.4 非晶化對電壓曲線的影響 064
5.1.5 吉布斯自由能與電壓的溫度系數(shù) 065
5.2 容量 068
5.2.1 有效容量 068
5.2.2 假容量 069
5.3 能量密度與比能量 070
5.4 功率 072
5.5 庫侖效率 072
5.6 電池壽命 073
5.7 充放電速率 073
5.8 放電深度 073
5.9 循環(huán)壽命 074
5.10 直流電阻 074
5.11 充放電曲線形狀 074
5.11.1 熱力學本質(zhì) 075
5.11.2 非對稱充放電曲線 079
5.12 充放電模式 080
5.13 記憶效應(yīng) 082
5.14 自放電 082
參考文獻 083
第6章 活性電極材料 084
6.1 負極材料 084
6.1.1 碳負極 084
6.1.2 金屬及相應(yīng)氧化物 085
6.1.3 硅及硅的氧化物 086
6.1.4 氮化物負極 087
6.2 正極材料 087
6.2.1 橄欖石LiMPO4 087
6.2.2 尖晶石系列 087
6.2.3 L-i V-O-P 系列 088
6.2.4 氧化物（正極） 089
6.2.5 硫酸鹽系列 090
6.2.6 Li2 MeO3 系列 090
6.2.7 LiMeO2 系列 091
6.2.8 硫化物 094
6.2.9 聚磷酸鹽 095
6.2.10 焦磷酸鹽系列 095
6.2.11 氟化物 096
6.2.12 其他 097
6.3 多電子傳輸反應(yīng)物的設(shè)計 098
6.4 材料納米化 098
參考文獻 101
第7章 鋰離子導體 102
7.1 液態(tài)電解液 102
7.1.1 電化學窗口估算 105
7.1.2 溶劑 107
7.1.3 鋰鹽 113
7.1.4 電解液添加劑 119
7.2 固體聚合物電解質(zhì) 123
7.3 無機晶態(tài)鋰離子導體 125
7.4 離子液體 128
7.5 水系電解液 128
7.6 總結(jié) 129
參考文獻 129
第8章 黏結(jié)劑 集流體 導電劑 131
8.1 黏結(jié)劑 131
8.2 集流體 135
8.2.1 銅箔 135
8.2.2 鋁箔 138
8.2.3 其他集流體材料 142
8.3 導電劑 143
參考文獻 148
第9章 隔膜 149
9.1 隔膜加工工藝簡述 149
9.2 經(jīng)典隔膜簡介 150
9.3 評價隔膜的參數(shù) 152
9.4 隔膜改性與新型隔膜 157
參考文獻 162
第10章 全電池技術(shù) 163
10.1 設(shè)計 163
10.1.1 一般性考慮 163
10.1.2 循環(huán)壽命 165
10.1.3 運行參數(shù)與正極容量 165
10.1.4 電流密度分布 167
10.1.5 電池幾何形狀 168
10.1.6 單電池等效電路 170
10.1.7 可靠性分析 171
10.2 扣式電池 171
10.3 圓柱電池極片制造 172
10.3.1 極片制造基本流程 172
10.3.2 混料 174
10.3.3 極片厚度控制 176
10.3.4 極片切割 177
10.3.5 極片性能影響因素 178
10.4 方形堆疊式電池極片制造 179
10.5 全電池組裝 181
10.5.1 圓柱電池組裝 181
10.5.2 軟包與方形電池組裝 181
10.5.3 產(chǎn)氣的處理 183
10.6 低溫鋰離子電池 185
10.7 全電池成本分析 187
參考文獻 189
第11章 電池安全性 190
11.1 安全事故 191
11.2 原因分析 192
11.2.1 爆炸 192
11.2.2 電池溫度 193
11.2.3 熱失控 194
11.2.4 錯誤使用與隨機失效， 鋰脆 197
11.3 安全措施 197
11.3.1 隔膜閉孔功能 198
11.3.2 降低電解液可燃性 198
11.3.3 添加劑與包覆等措施 199
11.3.4 PTC 元器件 200
11.3.5 安全閥 201
11.3.6 熔絲、電熱調(diào)節(jié)器與電子安全電路等 202
11.4 工作安全區(qū)域 203
11.5 電池檢測 204
11.5.1 海水浸泡、鹽霧試驗 205
11.5.2 擠壓測試 205
11.5.3 電解液可燃性測試 205
11.5.4 短路測試 206
11.5.5 穿刺實驗 206
11.5.6 過充電測試 206
11.5.7 過放電測試 206
11.5.8 滲漏檢測 206
11.5.9 溫度循環(huán)測試 207
11.5.10 跌落測試 207
11.5.11 沖擊、撞擊測試 207
11.5.12 振動 207
11.5.13 熱沖擊 207
11.5.14 電池組電性能安全測試簡述 207
11.5.15 自放電 207
11.5.16 鋁殼 207
11.5.17 一般性規(guī)定 207
參考文獻 209
第12章 電池（組/堆）管理 210
12.1 熱管理 210
12.1.1 冷卻 211
12.1.2 加熱 213
12.2 電動車熱平衡 214
12.3 電池單體一致性管理 215
12.4 電池管理系統(tǒng) 218
參考文獻 219
第13章 微電池簡述 221
13.1 微電池定義 222
13.2 微電池應(yīng)用 223
13.2.1 應(yīng)用領(lǐng)域 223
13.2.2 典型實例 223
13.3 微電池加工制造 225
13.4 微電池性能 226
13.5 二維微電池 227
13.6 三維微電池 228
13.7 醫(yī)用微電池 230
13.7.1 醫(yī)用微電池簡史 231
13.7.2 醫(yī)用微電池體系簡介 232
13.8 薄膜電池 236
13.8.1 薄膜電池含義 236
13.8.2 薄膜電池性能 237
參考文獻 240
第14章 電池應(yīng)用 241
14.1 移動電子系統(tǒng) 241
14.2 航空航天航海 242
14.3 儲能系統(tǒng) 242
14.4 軍用 244
14.5 電動自行車 245
14.6 電動汽車 246
14.6.1 電動汽車優(yōu)勢 247
14.6.2 電動汽車類型 249
14.6.3 電動汽車實例 252
14.6.4 驅(qū)動模式 254
14.6.5 電機 256
參考文獻 257
第15章 電池使用壽命 258
15.1 SOC 與SOH 258
15.1.1 SOC、SOH 研究歷史 259
15.1.2 SOC、SOH 確定方法 260
15.2 電池報廢與電池壽命延長 266
15.2.1 性能衰減的一般性原因 266
15.2.2 負極性能衰減 267
15.2.3 正極性能衰減 267
15.2.4 隔膜與極耳失效 268
15.2.5 電解液 268
15.2.6 集流體性能衰減 270
15.2.7 黏結(jié)劑失效 270
15.2.8 總結(jié) 271
參考文獻 273
第16章 廢棄電池回收技術(shù) 275
16.1 回收必要性 276
16.1.1 鋰回收必要性 276
16.1.2 有色金屬回收的必要性 277
16.2 主要回收工藝 278
16.2.1 金屬單質(zhì)的回收 280
16.2.2 化合態(tài)金屬成分回收 280
16.2.3 有機成分回收 280
16.3 預處理 281
16.3.1 拆解預處理 281
16.3.2 機械預處理 284
16.4 化學處理 287
16.4.1 化學淋洗 287
16.4.2 生物淋洗 288
16.4.3 萃取 290
16.4.4 沉淀法 291
16.4.5 電化學法 292
16.5 典型實例 293
16.5.1 LithoRec 工藝簡述 294
16.5.2 Umicore 工藝簡述 296
16.5.3 回收網(wǎng)絡(luò) 298
16.6 總結(jié) 299
參考文獻 300
第17章 電池生命周期評價與碳足跡 302
17.1 系統(tǒng)大小 304
17.2 系統(tǒng)邊界 305
17.3 物理過程與化學過程 305
17.4 參數(shù)差異 306
參考文獻 306
后記 307
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