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第1章 锂离子电池概论 1

1.1 锂离子电池的发展简史 1

1.2 锂离子电池性能 4

1.2.1 电池电动势 5

1.2.2 电池内阻 5

1.2.3 开路电压和工作电压 6

1.2.4 电池的容量与比容量 7

1.2.5 电池的能量和比能量 9

1.2.6 电池的功率和比功率 10

1.2.8 电池寿命 11

1.2.7 贮存性能和自放电 11

1.2.9 锂离子电池的性能 12

1.3 锂离子电池的应用前景 17

1.3.1 电池成本 17

1.3.2 电动汽车(EV，Electric Vehicle)用锂离子电池 18

1.3.3 锂离子电池发展前景 32

第2章 锂离子电池的理论基础 34

2.1 电池工作原理 34

2.2 锂离子电池特性 36

2.2.1 锂离子电池电动势 38

2.2.2 锂离子电池的开路电压 Uoc 40

2.2.3 输出功率 41

2.2.4 锂离子电池的内阻 43

2.2.5 电池放电曲线 45

2.3 正极材料的结构和性能 47

2.3.1 正极材料的热力学性质 48

2.3.2 正极材料特性 52

2.3.3 正极活性物质的结晶化学和电化学 55

2.4 碳材料的结构和性能 76

2.4.1 碳材料的结构 76

2.4.2 碳材料的结构缺陷 80

2.4.3 锂-石墨层间化合物 81

2.4.4 锂嵌入碳材料的电化学 87

3.1 正极材料制备方法 93

第3章 正极材料 93

3.1.1 高温固相合成法 94

3.1.2 低温合成法 94

3.2 LiCoO2合成 94

3.2.1 高温固相合成法 95

3.2.2 溶胶-凝胶法 99

3.3 LiNiO2合成 99

3.4 LiMnO2的合成 101

3.4.1 高温固相合成法 101

3.4.2 低温合成法 101

3.5.1 高温固相合成法 102

3.4.3 离子交换法 102

3.5 LiMn2O4合成 102

3.5.2 低温合成法 103

3.6 正极材料改性 106

3.6.1 LiCoO2改性 106

3.6.2 LiNiO2改性 111

3.6.3 LiMn2O4改性 116

3.6.4 锰结核 135

3.6.5 纳米 MnO2 140

第4章 负极材料 145

4.1 碳负极材料的发展 145

4.2 碳负极材料分类 148

4.2.1 石墨 149

4.2.2 软碳(Soft Corbon) 153

4.2.3 硬碳(Hard Carbon) 156

4.3 负极材料制备 158

4.3.1 石墨负极材料的制备 158

4.3.2 石墨电极的充放电性能 159

4.4 碳材料改性 162

4.4.1 碳材料结构改性 163

4.4.2 碳材料表面改性 165

4.4.3 复合碳材料 166

4.5.1 石墨材料改性 168

4.4.4 碳材料掺杂 168

4.5 改性碳材料的制备技术 168

4.5.2 石油焦热处理 170

4.5.3 热解沥青 171

4.5.4 酚醛树脂热处理 171

4.6 新型负极材料 172

4.6.1 氮化物 172

4.6.2 锡基负极材料 176

4.6.3 锂钛复合氧化物 181

4.6.4 纳米碳管 184

第5章 锂离子电池的电解液 188

5.1 有机电解液的性能要求 189

5.2 有机溶剂 190

5.2.1 有机溶剂的分类 190

5.2.2 常用的几种有机溶剂 198

5.3 电解质 201

5.3.1 无机阴离子盐 201

5.3.2 有机阴离子盐 202

5.4 电解液 202

5.4.1 电解液的电导率 202

5.4.2 电解液电导率的影响因素 203

5.5.1 电解液组成对负极性能的影响 213

5.5 电解液组成对电极性能的影响 213

5.5.2 电解液组成对正极性能的影响 217

5.6 电解液中的添加剂及作用 220

5.6.1 改善界面特性用添加剂 220

5.6.2 改善电解液导电能力用添加剂 222

5.6.3 过充电保护添加剂 222

5.7 常用有机溶剂的制备 223

5.7.1 环状碳酸酯(EC，PC)的合成 223

5.7.2 链状碳酸酯的合成 223

5.7.3 碳酸酯的精制 224

5.8.1 化学合成法 227

5.7.4 碳酸酯产品的性能 227

5.8 电解质 LiPF6盐的制备 227

5.8.2 配合物法 229

5.8.3 溶液法 230

第6章 隔膜及粘结剂 231

6.1 隔膜 231

6.1.1 隔膜的分类 231

6.1.2 隔膜的性能 234

6.1.3 隔膜的性能评价 235

6.1.4 隔膜材料的制造技术 246

6.2.1 粘结剂的种类 249

6.2 粘结剂 249

6.2.2 锂离子电池用粘接剂 250

6.2.3 PVdF 粘结剂 253

第7章 锂离子电池结构和制造工艺 259

7.1 电池的结构 259

7.1.1 圆柱形锂离子电池的结构 260

7.1.2 方形锂离子电池结构 260

7.1.3 扣式锂离子电池结构 262

7.2 锂离子电池的制造 264

7.2.1 正极制造 266

7.2.2 极片浆料涂布 273

7.2.3 负极制造 277

7.3 电解液和隔膜 280

7.3.1 电解液 280

7.3.2 隔膜 282

7.4 电池装配 283

7.5 锂离子电池的化成与分选 284

7.5.1 锂离子电池的化成 284

7.5.2 锂离子电池的分选 285

第8章 聚合物锂离子电池 291

8.1 聚合物锂离子电池的发展 291

8.2 聚合物锂离子电池的命名与分类 295

8.3 聚合物锂离子电池的工作原理 295

8.5.1 聚合物电解质的发展 297

8.4 聚合物锂离子电池的性能 297

8.5 聚合物电解质 297

8.5.2 聚合物电解质的表征 298

8.6 聚合物电解质的分类 307

8.6.1 固体聚合物电解质(SPE) 308

8.6.2 凝胶聚合物电解质(GPE) 311

8.6.3 凝胶聚合物电解质的制备 315

8.7 聚合物锂离子电池的结构和制造工艺 322

8.7.1 聚合物锂离子电池的结构 322

8.7.2 聚合物锂离子电池制造工艺 324

8.8 电动车用聚合物锂电池 329

8.9 新型聚合物锂离子电池 331

8.9.1 TiS2为负极的聚合物锂离子电池 331

8.9.2 Dion 电池(Dion Plastic Battery) 333

8.9.3 聚合物正极材料的研究与开发 335

8.10 聚合物锂离子电池的发展前景 338

第9章 锂离子电池设计及性能检测技术 340

9.1 电池设计 340

9.1.1 电池设计基础 340

9.1.2 电池设计的基本步骤 346

9.1.3 锂离子电池设计举例 349

9.2.1 电池的基本性能 352

9.2 电池性能检测技术 352

9.2.2 锂离子电池性能检测标准(GB/T18287—2000) 355

9.2.3 充放电性能测试 360

9.2.4 电池容量的测定 367

9.2.5 电池寿命及检测技术 369

9.2.6 电池内阻、内压的测定 372

9.2.7 锂离子电池温度特性测定 373

9.2.8 自放电及贮存性能的测试 376

9.2.9 安全性能测试 379

10.1 锂离子电池的特点 383

10.2 锂离子电池的正确使用方法 383

第10章 锂离子电池的使用和维护 383

10.3 锂离子电池的充放电过程及其保护器 384

10.3.1 锂离子电池的电性能特性 384

10.3.2 锂离子电池的充电及充电器 385

附表1 标准氧化-还原电位?(25℃) 390

附表2 参比电极 392

附表3 一些活性物质的电化当量和电压 393

附表4 不同温度下 H2SO4溶液的密度与质量分数对照表 397

附表5 氢氧化钾水溶液的密度和浓度(20℃) 399

附表6 氢氧化钠水溶液的密度和浓度(20℃) 401

附表7 符号表 402

参考文献 403