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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 Uoc40

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 MnO2140

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