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目 录 1

第1章锂离子电池的发展 1

1.1 电池的发展过程及我国的电池发展简史 1

1.2 高性能电池的参数 2

1.3 锂离子电池的诞生过程 3

1.4 与电池有关的一些基本概念 5

1.5 锂离子电池的原理、发展及其特点 7

1.6 我国发展锂离子电池产业的必要性 10

1.7锂离子电池的结构 11

1.8本书内容说明 12

参考文献 13

第2章锂离子电池主要材料的选择要求及其研究方法 14

2.1 负极材料的选择 14

2.2 正极材料的选择要求 14

2.3 电解质的选择要求 15

2.3.1 液体电解质 15

2.3.2全固态电解质 16

2.4.1 X射线衍射法 17

2.4 锂离子电池材料的一些研究方法 17

2.3.3 凝胶型聚合物电解质的选择要求 17

2.4.2 X射线光电子能谱法 19

2.4.3 红外光谱和拉曼光谱 21

2.4.4 电镜法 25

2.4.5 比表面积测量 27

2.4.6交流阻抗谱仪 27

2.4.7循环伏安法 30

2.4.8 电化学石英晶体微量天平 32

2.4.9 热分析法 36

2.4.10核磁共振法 38

参考文献 41

第3章碳基负极材料 42

3.1碳材料科学的发展简史 42

3.2碳材料的一些性能 45

3.2.1碳材料的结构 45

3.2.2 石墨晶体的拉曼光谱 47

3.2.3碳材料的种类 48

3.2.4碳化过程和石墨化过程 49

3.2.5碳材料的表面结构 53

3.3石墨化碳负极材料 54

3.2.1 锂在石墨中的插入行为 54

3.3.2初期的石墨化负极材料 57

3.3.3 石墨化中间相碳微珠 57

3.3.4 石墨的电化学行为 61

3.3.5 石墨化碳纤维 64

3.3.6其它石墨化碳材料 66

3.4.1 小分子裂解碳 67

3.4无定形碳材料 67

3.3.7石墨化碳材料的一些通性 67

3.4.2聚合物裂解碳 68

3.4.3低温处理其它碳前驱体 70

3.4.4 无定形碳材料的一些通性 72

3.4.5 锂在无定形碳材料中的储存机理 72

3.5碳材料的改性 76

3.5.1 引入非金属 76

3.5.2引入金属元素 77

3.5.3 表面处理 78

3.5.4采用机械化学法 84

3.6其它碳负极材料 85

3.6.1 富勒烯 85

3.5.5 其它方法 85

3.6.2 碳纳米管 87

3.7碳负极材料与电解质之间的界面 91

3.8 国内部分工业产品介绍 93

参考文献 94

第4章非碳基负极材料 97

4.1 氮化物 97

8.3.1 Li1+xV3O8的结构 1 99

4.2硅及硅化物 99

4.3 锡基氧化物和锡化物 101

4.3.1 氧化物的研究 102

4.3.2复合氧化物 105

4.3.3锡盐 107

4.3.4其它锡化物 108

4.4新型合金 109

4.4.1锡基合金 109

4.4.2硅基合金 114

4.4.3锑基合金负极材料 115

4.4.4其它合金 118

4.5钛的氧化物 120

4.5.1 Li4/3Ti5/3O4的结构和电化学性能 120

4.5.2 Li4/3Ti5/3O4的改性 123

4.5.3 其它钛的化合物负极材料 124

4.6 纳米氧化物负极材料 125

4.7其它负极材料 126

参考文献 126

第5章氯化钴锂正极材料 130

5.1 氧化钴锂的物理性能 130

5.2 氧化钴锂的制备方法 131

5.3氧化钴锂的热稳定性 132

5.4 固相法制备氧化钴锂的电化学性能 133

5.5 喷雾干燥法制备氧化钴锂的电化学性能 134

5.6 溶胶－凝胶法制备氧化钴锂的电化学性能 134

5.7氧化钴锂的改性 134

5.7.1 氧化钴锂的搀杂 135

5.7.2氧化钴锂的包覆 137

5.8其它方法制备的LiCoO2 138

5.10尖晶石型氧化钴锂 140

5.9 氧化钴锂的回收制备 140

参考文献 141

第6章氧化镍锂正极材料 143

6.1 氧化镍锂的物理化学性能 143

6.2 氧化镍锂的固相反应制备 144

6.3 固相法制备的氧化镍锂的电化学性能 145

6.4氧化镍锂的改性 147

6.4.1 溶胶－凝胶法制备的氧化镍锂 147

6.4.2 单一元素的搀杂 148

6.4.3 多种元素的搀杂 154

6.4.4氧化镍锂的包覆 157

参考文献 159

6.5 其它方法制备的LiNiO2 159

第7章氧化锰锂正极材料 161

7.1 隧道结构的氧化物 161

7.2层状结构的氧化锰锂 163

7.2.1正交LiMnO2 163

7.2.2层状Li2MnO3 167

7.3.1 尖晶石LiMn2O4的结构和电化学性能 168

7.2.3 其它层状氧化锰锂化合物 168

7.3尖晶石结构氧化锰锂 168

7.3.2 尖晶石LiMn2O4的通常制备 170

7.3.3 尖晶石LiMn2O4容量衰减原因 171

7.3.4 尖晶石LiMn2O4的改性 172

7.3.5 尖晶石LiMn2O4的机械化学法制备 184

7.3.6 尖晶石LiMn2O4的其它制备方法 185

7.4 尖晶石Li4Mn5O12 186

7.5其它氧化锰锂正极材料 187

参考文献 187

第8章钒的氧化物及其它正极材料 191

8.1 钒的氧化物的种类 191

8.2 α-V2O5及其锂化衍生物 191

8.2.1 五氧化二钒的制备 193

8.2.2 五氧化二钒的电化学性能 194

8.2.3 五氧化二钒的改性 196

8.2.4 五氧化二钒的锂化产物及其电化学性能 198

8.3.2 Li1+xV3O8的合成法 199

8.3 Li1+xV3O8 199

8.3.3 Li1+xV3O8的电化学性能 200

8.3.4 Li1.2V3O8 202

8.4其它钒的氧化物 203

8.4.1层状Na1+xV3O8 203

8.4.2 V6O13 203

8.4.4层状LiVO2 204

8.4.5 Li0.6V2-δO4-δ 204

8.4.3 Li6V5O15 204

8.4.6 尖晶石LixV2O4 205

8.5 5V正极材料 206

8.5.1 尖晶石结构LiMn2－xMxO4（M=Cr、Co、Ni和Cu） 206

8.5.2 反尖晶石V[LiM]O4[M=Ni,Co] 208

8.6 多原子阴离子正极材料 209

8.6.1橄榄石结构LiFePO4 210

8.6.2层状结构VOPO4 212

8.6.3 NASICON的多原子阴离子正极材料 213

8.6.4其它多原子阴离子正极材料 215

8.7.1 铁的化合物 217

8.7其它正极材料 217

8.7.2铁的其它化合物 218

参考文献 219

第9章非水液体电解质 222

9.1 一些有机溶剂的物理性能和影响电导率的因素 222

9.2 部分有机溶剂的制备和纯化 225

9.3 电解质锂盐 226

9.3.1 六氟磷酸锂（LiPF6） 227

9.3.2有机电解质锂盐 229

9.4 电解液的离子导电性能 234

9.5 影响电池性能的几个因素 237

9.5.1 电化学窗口 237

9.5.2 与电极的反应 238

9.6 部分电解液体系对电极材料性能的影响 239

9.6.1 丙烯碳酸酯电解液体系 240

9.6.2 乙烯碳酸酯电解液体系 243

9.6.3其它溶剂 246

9.7.1 防止过充电 247

9.7 有机电解液体系的其它研究 247

9.7.2 阻燃性电解液 248

9.7.3 改善SEI膜 249

9.7.4减少酸含量 251

9.7.5增加电导率 251

9.7.6 改善低温性能 252

9.8部分电解液工业产品的性能 252

参考文献 253

10.1 无机固体电解质 256

第10章固体电解质 256

10.2 无机电解质的导电理论 257

10.3 晶体电解质 258

10.4玻璃态电解质 260

10.4.1 氧化物玻璃态电解质 260

10.4.2 硫化物玻璃态电解质 262

10.4.3玻璃体电解质的压实 266

10.5熔融盐电解质 267

10.6 聚合物电解质的发展及分类 268

10.7 聚合物电解质的相结构 269

10.8 聚合物电解质的离子导电模型 271

10.9聚氧化乙烯 273

10.9.1 与其它聚合物共混 275

10.9.2形成共聚物 276

10.9.3 生成交联聚合物 279

10.9.4形成枝状聚合物 281

10.9.5 改变搀杂盐 282

10.9.6加入无机填料 283

10.9.7增加主链的柔性 288

10.11 聚甲基丙烯酸酯 291

10.10 聚丙烯腈系聚合物电解质 291

10.12 单离子聚合物电解质 292

10.13其它聚合物电解质 294

10.13.1 聚合物电解质之间的复合 294

10.13.2 有机－无机复合电解质 295

10.14 聚合物电解质其它方面的研究 297

10.14.1 聚合物电解质与电极界面的研究 297

10.14.2 新型聚合物体系的理论研究和探索 297

参考文献 298

11.1凝胶聚合物电解质的研究及其分类 301

第11章凝胶聚合物电解质 301

11.2 PEO基凝胶电解质 302

11.2.1 非交联PEO凝胶电解质 303

11.2.2 交联PEO凝胶电解质 305

11.3PAN基凝胶电解质 306

11.3.1 PAN基凝胶电解质的作用机理和影响因素 306

11.3.2 聚丙烯腈共聚物的凝胶聚合物电解质 309

11.3.3 PAN交联凝胶电解质 310

11.4.1 PMMA基凝胶电解质的电化学性能 311

11.4 PMMA基凝胶电解质 311

11.4.2 PMMA基凝胶电解质的改性 312

11.5含氟凝胶聚合物电解质 314

11.5.1 含氟聚合物的物理性能 314

11.5.2 含氟体系凝胶聚合物的制备及其电化学性能 318

11.5.3含氟聚合物凝胶电解质的改性 319

11.6其它类型的凝胶聚合物电解质 321

参考文献 322

第12章锂离子电池材料的最新制备技术 326

12.1复合技术 326

12.1.1 负极材料 326

12.1.2 正极材料 328

12.2.1负极材料 330

12.2纳米技术 330

12.2.2导电剂 331

12.3涂层技术 332

12.3.1LiCoO2 332

12.3.2 LiMn2O4 333

12.3.4 5V正极材料 334

12.4非经典技术 334

12.3.3 V2O5正极材料 334

12.4.1机械化学法 335

12.4.2溶液氧化还原法 336

12.4.3离子交换法 336

12.4.4水热法 336

12.4.5模板法 337

12.4.6燃烧法 337

12.4.7其它方法 338

参考文献 339

13.1.1 安全阀 342

13.1 锂离子电池的构成 342

第13章锂离子电池的生产和检测 342

13.1.2正温度系数端子 343

13.1.3隔膜 343

13.2 锂离子电池的生产流程 344

13.2.1 液体电解质锂离子电池的生产 344

13.2.2 聚合物锂离子电池的生产 348

13.2.3 微型锂离子电池的生产 349

13.2.4 大型锂离子电池的生产 354

13.3.1 锂离子电池的化成和分容 356

13.3锂离子电池的化成和分容、出厂检验和试验室锂离子电池的检测 356

13.3.2 锂离子电池的出厂检验 357

13.3.3试验室锂离子电池的检测 357

13.4锂离子电池的安全检测 358

参考文献 358

第14章锂离子电池的充放电行为 360

14.1 锂离子电池的充放电方式 361

14.2 液体电解质锂离子电池的充放电行为 362

14.3 聚合物锂离子电池的充放电行为 365

14.4 全固态锂离子电池的充放电行为 367

14.5 大容量锂离子电池的充放电行为 368

14.6微型锂离子电池 370

14.7 锂离子电池的使用 371

参考文献 371

第15章锂离子电池的应用 373

15.1 锂离子电池在电子产品方面的应用 373

15.2 锂离子电池在交通工具方面的应用 374

15.2.1现代汽车 374

15.2.2 电动车 374

15.3锂离子电池在航空航天领域的应用 381

15.4在军事方面的应用 382

15.5微型机电系统和其它微型器件 382

15.6 锂离子电池在其它方面的应用 384

参考文献 385

第16章我国与锂离子电池有关的主要资源情况及其分布 387

16.1 石墨资源 387

16.1.1 石墨的一些物理化学性能及其工业用途 387

16.1.3 石墨矿床的类型 388

16.1.4 石墨矿床的主要工业指标 388

16.1.2 石墨资源的种类 388

16.1.5 石墨矿石的物质组成和主要特征 389

16.1.6 石墨矿资源的分布 389

16.1.7 石墨产品的质量标准 390

16.1.8 石墨矿的综合利用工艺 391

16.1.9 其它石墨产品 393

16.2锂资源 393

16.2.1 锂的发现及用途 393

16.2.2 锂矿资源的种类及其分布 394

16.3.2 钴资源的种类和分布 395

16.3钴资源 395

16.3.1钴的发现和用途 395

16.4镍资源 396

16.4.1 镍的性质和用途 396

16.4.2 镍资源的种类和分布 397

16.5 锰资源 397

16.5.1 锰的性质及其用途 397

16.5.2锰矿资源的种类及分布 398

参考文献 398

附录国内与锂离子电池有关的主要企业名录 399