本書在簡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力學原理，為鋰離子電池電化學性能設(shè)計提供理論依據(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展。本書內(nèi)容全面系統(tǒng)、重點突出，集成反映了國內(nèi)外的鋰離子電池工藝研究及應(yīng)用領(lǐng)域的最新科技成果與相關(guān)技術(shù)，體現(xiàn)了鋰二次電池的發(fā)展和研究趨勢。
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)工藝手冊使用，又可供科研機構(gòu)研究人員、高校教師、研究生和高年級本科生作為參考書和教科書使用。
楊紹斌，遼寧工程技術(shù)大學材料科學與工程學院 ，院長，教授，博導(dǎo)，中國金屬學會材料科學分會理事，遼寧省納米材料專業(yè)委員會副理事長。1986年大連理工大學化學工程專業(yè)本科畢業(yè)，1990年大連理工大學煤加工工程專業(yè)碩士畢業(yè)，從事研究方向為新型炭材料。2000年大連理工大學化學工藝學專業(yè)博士畢業(yè)，從事鋰離子電池炭負極材料研究工作。2000年廣東風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極材料開發(fā)工作。
承擔過鈉離子電池負極材料方面的國家自然科學基金項目1項，承擔過鋰離子電池方面的教育部博士點基金和遼寧省自然科學基金等課題各1項。承擔過中國平媒神馬集團、肇慶市風華鋰電池有限公司、天津鐵成電池材料有限公司的負極材料產(chǎn)品開發(fā)項目各1項。獲得鋰離子電池方面專利共計5項。發(fā)表相關(guān)論文50余篇。
自從1997開始鋰離子電池負極材料研究以來，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)場經(jīng)驗，撰寫這本書包含了作者多年研究成果和實踐經(jīng)驗的總結(jié)。
第1章鋰離子電池概述001
1.1鋰離子電池電化學原理/002
1.1.1化學原理/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鋰離子電池特點及應(yīng)用 /013
參考文獻/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鋰離子電池負極材料/030
2.2.1負極材料簡介/030
2.2.2石墨材料/031
2.2.3無定形炭/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無機/有機復(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/055
第3章鋰離子電池多孔電極基礎(chǔ)056
3.1多孔電極簡介/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力學/058
3.2.1多孔電極過程/058
3.2.2多孔電極動力學/061
3.2.3多孔電極極化/067
3.2.4多孔電極鋰離子擴散測量與模擬/073
3.3鋰離子電池多孔電極電化學性能/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/097
參考文獻/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粉體潤濕/117
4.4.2粉體分散/119
4.4.3脫氣、輸送和過濾/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/150
第5章鋰離子電池涂布151
5.1涂布流變學基礎(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干燥簡介/217
5.6.2干燥原理與工藝/218
5.6.3干燥時涂膜的流變性質(zhì)及缺陷預(yù)防/225
5.6.4干燥設(shè)備/232
參考文獻/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實際粉體充填密度/246
6.4實際粉體壓縮性能/248
6.4.1壓縮過程/248
6.4.2壓縮曲線/249
6.4.3充填和壓實的調(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伸長率/259
6.6輥壓極片與電池性能/261
6.6.1壓實密度對電池性能的影響/261
6.6.2電極特性對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/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極片強韌性/274
6.8.4極片黏結(jié)性/276
參考文獻/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/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/319
參考文獻/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脈沖激光點焊/333
9.2.5激光焊接性/334
9.2.6焊接檢驗及缺陷預(yù)防/335
9.2.7激光焊接防護/337
9.3鋰離子電池超聲波點焊接/337
9.3.1超聲焊接原理及特點/337
9.3.2超聲焊接設(shè)備/339
9.3.3超聲波點焊工藝/341
9.3.4超聲焊焊接性/348
9.3.5缺陷及預(yù)防/353
9.4鋰離子電池電阻點焊/354
9.4.1電阻點焊原理及特點/354
9.4.2點焊設(shè)備/356
9.4.3電阻點焊工藝/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/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/403
第11章動力鋰離子電池407
11.1概述/408
11.1.1動力電池簡介/408
11.1.2電動汽車動力電池/410
11.2單體動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單體動力鋰離子電池一致性/420
11.4.1電池一致性指標/421
11.4.2電池一致性影響因素/423
11.4.3篩選指標與一致性/424
11.4.4一致性與電池組性能/425
11.5動力鋰離子電池組管理/428
11.5.1電池組管理系統(tǒng)簡介/428
11.5.2電池狀態(tài)評估/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/440
參考文獻/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/444
12.1.2正極材料/446
12.1.3負極材料/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/469
12.2.2正極材料/470
12.2.3負極材料/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/491
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