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1.本書是首部系統(tǒng)討論鋰離子電池制造原理及應(yīng)用方面的國(guó)家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金項(xiàng)目。
2.本書內(nèi)容全面系統(tǒng)、重點(diǎn)突出，集成反映了國(guó)內(nèi)外的鋰離子電池工藝研究及應(yīng)用領(lǐng)域的新科技成果與相關(guān)技術(shù)，體現(xiàn)了鋰二次電池的當(dāng)今發(fā)展和研究趨勢(shì)。
3.本書具有很強(qiáng)的實(shí)用性與指導(dǎo)性，可供鋰離子電池及其相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員作為參考書和生產(chǎn)工藝手冊(cè)使用。

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書在簡(jiǎn)述鋰離子電池基本原理和基本概念的基礎(chǔ)上，首先討論了多孔電極動(dòng)力學(xué)原理，為鋰離子電池電化學(xué)性能設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。然后以鋰離子電池關(guān)鍵制造工藝為主線，首次系統(tǒng)構(gòu)筑了制漿、涂布、輥壓、分切、裝配、焊接和化成等制造工序的工藝原理及應(yīng)用框架體系，重點(diǎn)討論了這些制造工序的基本工藝原理、制造設(shè)備、工藝調(diào)控方法和缺陷預(yù)防等內(nèi)容，為鋰離子電池制造及工藝研究提供理論指導(dǎo)。最后介紹了與鋰離子電池類似的鋰硫電池和類鋰離子電池的研究進(jìn)展。本書內(nèi)容全面系統(tǒng)、重點(diǎn)突出，集成反映了國(guó)內(nèi)外的鋰離子電池工藝研究及應(yīng)用領(lǐng)域的科技成果與相關(guān)技術(shù)，體現(xiàn)了鋰二次電池的發(fā)展和研究趨勢(shì)。
本書既可供鋰離子電池及其相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員作為參考書和生產(chǎn)工藝手冊(cè)使用，又可供科研機(jī)構(gòu)研究人員、高校教師、研究生和高年級(jí)本科生作為參考書和教科書使用。

作者簡(jiǎn)介

楊紹斌，遼寧工程技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 ，院長(zhǎng)，教授，博導(dǎo)，中國(guó)金屬學(xué)會(huì)材料科學(xué)分會(huì)理事，遼寧省納米材料專業(yè)委員會(huì)副理事長(zhǎng)。1986年大連理工大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)本科畢業(yè)，1990年大連理工大學(xué)煤加工工程專業(yè)碩士畢業(yè)，從事研究方向?yàn)樾滦吞坎牧稀?000年大連理工大學(xué)化學(xué)工藝學(xué)專業(yè)博士畢業(yè)，從事鋰離子電池炭負(fù)極材料研究工作。2000年廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司博士后工作站做博士后工作，在鋰離子電池分公司從事鋰離子電池工藝研究及負(fù)極材料開發(fā)工作。
承擔(dān)過(guò)鈉離子電池負(fù)極材料方面的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目1項(xiàng)，承擔(dān)過(guò)鋰離子電池方面的教育部博士點(diǎn)基金和遼寧省自然科學(xué)基金等課題各1項(xiàng)。承擔(dān)過(guò)中國(guó)平媒神馬集團(tuán)、肇慶市風(fēng)華鋰電池有限公司、天津鐵成電池材料有限公司的負(fù)極材料產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目各1項(xiàng)。獲得鋰離子電池方面專利共計(jì)5項(xiàng)。發(fā)表相關(guān)論文50余篇。
自從1997開始鋰離子電池負(fù)極材料研究以來(lái)，至今已經(jīng)涉獵鋰離子電池方面的研究領(lǐng)域有正極材料、負(fù)極材料和導(dǎo)電劑，以及鋰離子電池制漿、涂布和裝配、安全性能等工藝研究。即有較好的理論積累，也有豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，撰寫這本書包含了作者多年研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。

目錄

第1章鋰離子電池概述001
1.1鋰離子電池電化學(xué)原理/002
1.1.1化學(xué)原理/002
1.1.2電池結(jié)構(gòu)及分類/003
1.2鋰離子電池原材料及制造/005
1.3鋰離子電池性能/006
1.3.1電化學(xué)性能/006
1.3.2安全性能/011
1.4鋰離子電池發(fā)展歷程、特點(diǎn)及應(yīng)用/012
1.4.1鋰離子電池發(fā)展歷程/012
1.4.2鋰離子電池特點(diǎn)及應(yīng)用 /013
參考文獻(xiàn)/014

第2章鋰離子電池原材料016
2.1鋰離子電池正極材料/017
2.1.1正極材料簡(jiǎn)介/017
2.1.2鈷酸鋰/018
2.1.3三元材料 /020
2.1.4富鋰錳基材料/022
2.1.5尖晶石型錳酸鋰/025
2.1.6磷酸鐵鋰/027
2.2鋰離子電池負(fù)極材料/030
2.2.1負(fù)極材料簡(jiǎn)介/030
2.2.2石墨材料/031
2.2.3無(wú)定形炭/034
2.2.4鈦氧化物材料/036
2.2.5SiOx/C復(fù)合材料/037
2.2.6Sn基復(fù)合材料/039
2.3電解質(zhì)/040
2.3.1電解質(zhì)簡(jiǎn)介/040
2.3.2液態(tài)電解質(zhì)/041
2.3.3半固態(tài)電解質(zhì)——凝膠聚合物電解質(zhì)/044
2.3.4固態(tài)電解質(zhì)/046
2.4隔膜/048
2.4.1隔膜種類和要求/048
2.4.2濕法聚烯烴多孔膜/050
2.4.3干法聚烯烴多孔膜/050
2.4.4無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合膜/051
2.5其他材料/052
2.5.1導(dǎo)電劑/052
2.5.2黏結(jié)劑/053
2.5.3殼體、集流體和極耳/054
參考文獻(xiàn)/055

第3章鋰離子電池多孔電極基礎(chǔ)056
3.1多孔電極簡(jiǎn)介/057
3.1.1多孔電極結(jié)構(gòu)/057
3.1.2多孔電極分類/058
3.2鋰離子電池多孔電極動(dòng)力學(xué)/058
3.2.1多孔電極過(guò)程/058
3.2.2多孔電極動(dòng)力學(xué)/061
3.2.3多孔電極極化/067
3.2.4多孔電極鋰離子擴(kuò)散測(cè)量與模擬/073
3.3鋰離子電池多孔電極電化學(xué)性能/080
3.3.1多孔電極孔隙結(jié)構(gòu)/080
3.3.2多孔電極電化學(xué)性能/088
3.3.3多孔電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性/091
3.3.4鋰離子電池多孔電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)/097
參考文獻(xiàn)/100

第4章鋰離子電池制漿105
4.1概述/106
4.2懸浮液顆粒受力［1］/106
4.2.1顆粒間作用力/107
4.2.2顆粒受到的其他作用力/111
4.2.3顆粒間距和粒度對(duì)顆粒受力的影響/113
4.3靜態(tài)懸浮液穩(wěn)定性/114
4.3.1沉降方式/114
4.3.2穩(wěn)定懸浮液的判據(jù)/115
4.4鋰離子電池漿料制備原理/117
4.4.1粉體潤(rùn)濕/117
4.4.2粉體分散/119
4.4.3脫氣、輸送和過(guò)濾/122
4.5鋰離子電池制漿設(shè)備/124
4.6鋰離子電池制漿工藝/128
4.6.1漿料體系及要求/128
4.6.2制漿工藝步驟/130
4.6.3懸浮液分散性和穩(wěn)定性調(diào)控/135
4.6.4制漿工藝與極片導(dǎo)電體系/146
參考文獻(xiàn)/150

第5章鋰離子電池涂布151
5.1涂布流變學(xué)基礎(chǔ)/152
5.1.1懸浮液分類/152
5.1.2剪切與黏度/154
5.1.3潤(rùn)濕與流平/157
5.2黏度和表面張力調(diào)控/159
5.2.1黏度調(diào)控/159
5.2.2表面張力調(diào)節(jié)/165
5.2.3助劑調(diào)節(jié)/167
5.2.4溫度調(diào)節(jié)/170
5.2.5制漿工藝調(diào)節(jié)/171
5.3輥涂原理與工藝/174
5.3.1輥涂簡(jiǎn)介/174
5.3.2單輥涂布/174
5.3.3雙輥涂布/179
5.3.4三輥涂布/187
5.4預(yù)定量涂布原理與工藝/188
5.4.1坡流涂布原理與工藝/188
5.4.2條縫和擠壓涂布原理與工藝/202
5.4.3涂布弊病及消除/212
5.5涂布方法選擇/214
5.5.1涂布方法/214
5.5.2涂布方法選擇/215
5.6干燥/217
5.6.1干燥簡(jiǎn)介/217
5.6.2干燥原理與工藝/218
5.6.3干燥時(shí)涂膜的流變性質(zhì)及缺陷預(yù)防/225
5.6.4干燥設(shè)備/232
參考文獻(xiàn)/233

第6章鋰離子電池極片輥壓236
6.1概述/237
6.2粉體基本性質(zhì)/237
6.2.1粒度與形狀/238
6.2.2群聚集性質(zhì)/241
6.3粉體充填模型和充填密度/243
6.3.1理想充填模型/243
6.3.2實(shí)際粉體充填密度/246
6.4實(shí)際粉體壓縮性能/248
6.4.1壓縮過(guò)程/248
6.4.2壓縮曲線/249
6.4.3充填和壓實(shí)的調(diào)控/252
6.5極片輥壓原理與工藝/254
6.5.1輥壓力/255
6.5.2厚度控制/256
6.5.3伸長(zhǎng)率/259
6.6輥壓極片與電池性能/261
6.6.1壓實(shí)密度對(duì)電池性能的影響/261
6.6.2電極特性對(duì)電池充放電性能的影響/266
6.7極片輥壓設(shè)備/269
6.7.1輥壓機(jī)/269
6.7.2附加裝置/270
6.8極片質(zhì)量與控制/272
6.8.1極片缺陷及控制/272
6.8.2收放卷缺陷/274
6.8.3極片強(qiáng)韌性/274
6.8.4極片黏結(jié)性/276
參考文獻(xiàn)/277

第7章鋰離子電池極片分切280
7.1極片分切方法/281
7.2極片剪切過(guò)程/282
7.3極片剪切工藝/283
7.3.1剪切材料/283
7.3.2剪切力/284
7.3.3刀盤水平間隙和垂直間隙/285
7.3.4剪切速率/288
7.3.5張力/288
7.4極片分切設(shè)備/289
7.4.1縱切設(shè)備/289
7.4.2橫切設(shè)備/291
7.5激光分切/292
7.5.1激光分切簡(jiǎn)介/292
7.5.2激光分切工藝/295
7.6極片分切缺陷及其影響/298
7.6.1分切缺陷/298
7.6.2分切缺陷的影響/300
參考文獻(xiàn)/301

第8章鋰離子電池配裝303
8.1電極卷繞和疊片/304
8.1.1卷繞和疊片工藝/304
8.1.2卷繞和疊片設(shè)備/308
8.2鋰離子電池組裝/312
8.2.1組裝工藝/312
8.2.2組裝設(shè)備/315
8.3鋰離子電池裝配質(zhì)量檢驗(yàn)/319
參考文獻(xiàn)/320

第9章鋰離子電池焊接321
9.1焊接概述/322
9.2鋰離子電池激光焊接/325
9.2.1激光焊接原理/325
9.2.2激光焊接設(shè)備/326
9.2.3脈沖激光縫焊/329
9.2.4脈沖激光點(diǎn)焊/333
9.2.5激光焊接性/334
9.2.6焊接檢驗(yàn)及缺陷預(yù)防/335
9.2.7激光焊接防護(hù)/337
9.3鋰離子電池超聲波點(diǎn)焊接/337
9.3.1超聲焊接原理及特點(diǎn)/337
9.3.2超聲焊接設(shè)備/339
9.3.3超聲波點(diǎn)焊工藝/341
9.3.4超聲焊焊接性/348
9.3.5缺陷及預(yù)防/353
9.4鋰離子電池電阻點(diǎn)焊/354
9.4.1電阻點(diǎn)焊原理及特點(diǎn)/354
9.4.2點(diǎn)焊設(shè)備/356
9.4.3電阻點(diǎn)焊工藝/357
9.4.4常用材料焊接性/363
9.4.5缺陷及預(yù)防/365
9.5鋰離子電池塑料熱封裝/368
9.5.1熱封裝原理與設(shè)備/368
9.5.2熱封工藝/369
參考文獻(xiàn)/371

第10章鋰離子電池化成373
10.1鋰離子電池化成原理/374
10.1.1化成反應(yīng)/374
10.1.2固體產(chǎn)物及SEI膜/375
10.1.3氣體產(chǎn)物與水分/379
10.1.4極片的膨脹/383
10.2鋰離子電池化成工藝及設(shè)備/387
10.2.1注液工藝及設(shè)備/387
10.2.2化成工藝及設(shè)備/391
10.2.3老化工藝及設(shè)備/395
10.3鋰離子電池制造水分控制/396
10.3.1水分控制工藝/396
10.3.2水分控制設(shè)備/398
10.4鋰離子電池分容分選/399
參考文獻(xiàn)/403

第11章動(dòng)力鋰離子電池407
11.1概述/408
11.1.1動(dòng)力電池簡(jiǎn)介/408
11.1.2電動(dòng)汽車動(dòng)力電池/410
11.2單體動(dòng)力鋰離子電池電性能/412
11.2.1原材料與電性能/412
11.2.2電池結(jié)構(gòu)與電性能/414
11.3單體動(dòng)力鋰離子電池安全性/414
11.3.1熱失控及安全性能/414
11.3.2電池結(jié)構(gòu)與安全性能/416
11.3.3設(shè)備工藝與安全性能/417
11.3.4原材料與安全性能/419
11.4單體動(dòng)力鋰離子電池一致性/420
11.4.1電池一致性指標(biāo)/421
11.4.2電池一致性影響因素/423
11.4.3篩選指標(biāo)與一致性/424
11.4.4一致性與電池組性能/425
11.5動(dòng)力鋰離子電池組管理/428
11.5.1電池組管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介/428
11.5.2電池狀態(tài)評(píng)估/429
11.5.3電池充放電及均衡控制/433
11.5.4電池組溫度控制/436
11.6動(dòng)力鋰離子電池組安全技術(shù)/439
11.6.1安全技術(shù)/439
11.6.2安全性能檢測(cè)/440
參考文獻(xiàn)/441

第12章鋰硫電池和類鋰離子電池443
12.1鋰硫電池/444
12.1.1反應(yīng)原理及特點(diǎn)/444
12.1.2正極材料/446
12.1.3負(fù)極材料/461
12.1.4電解質(zhì)/465
12.2鈉離子電池/469
12.2.1反應(yīng)原理及特點(diǎn)/469
12.2.2正極材料/470
12.2.3負(fù)極材料/475
12.3鎂離子電池和鋁離子電池/488
12.3.1鎂離子電池/488
12.3.2鋁離子電池/489
參考文獻(xiàn)/491

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前言/序言

20世紀(jì)80年代首次提出鋰離子電池的概念，其后索尼公司于1991年成功推出了第一個(gè)商用鋰離子電池產(chǎn)品，標(biāo)志著鋰離子電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的開始。鋰離子電池在手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式電器中得到廣泛應(yīng)用，一躍成為發(fā)展速度最快和銷量最大的二次電池體系。
尤其是在全球可持續(xù)發(fā)展越來(lái)越受到人們重視的今天，新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，鋰離子電池的發(fā)展也隨之加速。美國(guó)前能源部長(zhǎng)Steven Chu曾指出：“溫室效應(yīng)存在一個(gè)非線性的氣候引爆點(diǎn)，留給人們的治理時(shí)間遠(yuǎn)沒(méi)有預(yù)期的長(zhǎng)?！蹦壳?，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)或正在制定燃油車禁售時(shí)間表，開發(fā)新能源汽車是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。鋰離子電池由于能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今市場(chǎng)上電動(dòng)汽車應(yīng)用最廣泛的電池體系。隨著電動(dòng)汽車的迅速擴(kuò)張，鋰離子電池在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的比重和社會(huì)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位會(huì)越來(lái)越重要。
本書在介紹鋰離子電池基本原理和基本概念的基礎(chǔ)上，首先討論了多孔電極動(dòng)力學(xué)原理。然后以鋰離子電池關(guān)鍵制造工藝為主線，首次系統(tǒng)構(gòu)筑了制漿、涂布、輥壓、分切、裝配、焊接和化成等制造工序的工藝原理及應(yīng)用框架體系，重點(diǎn)討論了這些制造工序的基本工藝原理、制造設(shè)備、工藝調(diào)控方法和缺陷預(yù)防等內(nèi)容。最后介紹了與鋰離子電池類似的鋰硫電池和類鋰離子電池的研究進(jìn)展。