第1章 锂离子电池的发展现状以及最新技术趋势 1
1.1 概述 1
1.2 实用型锂离子电池的开发历程 2
1.3 阴极材料的发展现状 4
1.3.1 阴极材料的发展历史 4
1.3.2 阴极材料的最新技术趋势 5
1.3.3 阴极材料的最新研究进展 5
1.4 阳极材料发展现状 7
1.4.1 阳极材料的发展史 7
1.4.2 阳极材料的最新研究进展 8
1.5 电解液的发展现状 9
1.5.1 电解液的发展历史 9
1.5.2 电解液的最新研究进展 9
1.6 隔膜技术 10
1.6.1 隔膜制造方法及特征 10
1.6.2 隔膜最新研究进展 12
1.7 结论 13
参考文献 13
第2章 锂离子电池的过去、现在与未来：新技术能否开启新局面？ 15
2.1 概述 15
2.2 锂离子电池是如何诞生的？ 15
2.3 消费者们期许的锂离子电池性能 17
2.4 锂离子电池的性能改进 18
2.4.1 锡基阳极 18
2.4.2 硅基阳极 19
2.4.3 钛基阳极 19
2.4.4 凝胶聚合物电解质锂离子电池 20
2.4.5 以LiFePO为阴极的锂离子电池 23
2.5 新电池技术能否为锂离子电池开启新篇章？ 24
2.5.1 富锂阴极 24
2.5.2 有机阴极材料 24
2.5.3 陶瓷包覆隔膜 26
2.6 结论 27
参考文献 27
第3章 锂离子电池和模块快速充电（最高到6C）的电热响应以及循环寿命测试 29
3.1 概述 29
3.2 基本注意事项和考虑要点 29
3.2.1 快速充电意味着什么？ 29
3.2.2 快速充电功率要求 30
3.2.3 对所有电池体系充电的一般方法 30
3.3 不同锂电池材料的快速充电特征 31
3.4 50A·h LTO电芯及模块的快速充电测试 33
3.4.1 电芯测试 33
3.4.2 模块测试 36
参考文献 40
第4章 锂离子电池纳米电极材料 41
4.1 前言 41
4.2 基于脱嵌机理的电极材料的纳米效应 41
4.3 正极纳米结构磷酸金属锂材料 44
4.4 负极钛基纳米材料 45
4.5 转换电极 46
4.6 负极锂合金 49
4.7 纳米结构碳用作负极活性材料 50
4.8 碳基纳米复合材料 53
4.9 结论 54
参考文献 54
第5章 未来电动汽车和混合电动汽车体系对电池的要求及其潜在新功能 60
5.1 概述 60
5.2 电池的功率性能分析 61
5.3 汽车的基本性能设计 63
5.4 热分析和设计 65
5.5 建立电池组体系 65
5.6 锂离子电池的高功率性能 66
参考文献 68
第6章 电动汽车电池制造成本 69
6.1 概述 69
6.2 性能与成本模型 70
6.2.1 电芯和电池组设计类型 70
6.2.2 性能建模 71
6.2.3 成本建模 73
6.3 影响价格的电池参数 75
6.3.1 功率和能量 75
6.3.2 电池化学成分 77
6.3.3 电极厚度的限制 79
6.3.4 可用荷电状态以及使用寿命的相关注意事项 80
6.3.5 电芯容量-并联电芯结构 82
6.3.6 电池组集成组件 82
6.4 价格评估上的不确定性 83
6.4.1 材料和固定设备 84
6.4.2 电极厚度 84
6.4.3 电芯容量 84
6.4.4 不确定性计算示例 85
6.5 生产规模的影响 85
6.6 展望 86
参考文献 87
第7章 电动汽车用锂离子电池组 89
7.1 概述 89
7.2 锂离子电池设计考虑的因素 90
7.3 可充电能源储存系统 92
7.3.1 锂离子电池单体电池 92
7.3.2 机械结构 94
7.3.3 电池管理系统和电子元件 95
7.3.4 热管理系统 97
7.4 测试与分析 99
7.4.1 分析工具 100
7.4.2 标准化 100
7.5 电动汽车可充电储能系统的应用 100
7.5.1 尼桑聆风（Nissan Leaf） 101
7.5.2 雪佛兰沃蓝达（Chevrolet Volt） 101
7.5.3 福特福克斯（Ford Focus） BEV 102
7.5.4 丰田普瑞斯PHEV 102
7.5.5 三菱“I” 103
7.6 结论 103
参考文献 104
第8章 Voltec系统——储能以及电力推动 105
8.1 概述 105
8.2 电动汽车简史 105
8.3 增程式电动汽车 109
8.4 Voltec推动系统 112
8.5 Voltec驱动单元以及汽车运行模式 114
8.5.1 驱动单元运行 114
8.5.2 司机选择模式 115
8.6 电池经营策略 116
8.7 开发及生效过程 118
8.8 汽车场地经验 119
8.9 总结 121
参考文献 123
第9章 锂离子电池应用于公共汽车：发展及展望 124
9.1 概述 124
9.1.1 背景和范围 124
9.1.2 电力驱动在公交汽车中的配置趋势 124
9.2 在电力驱动公交汽车中整合锂离子电池 126
9.3 基于LIB充电储能系统（RESS）的HEB/EB公共汽车 128
9.3.1 使用锂离子电池的公共汽车综述 128
9.3.2 FTA先进公共汽车示范与配置项目 132
9.4 经验积累、进展以及展望 135
9.4.1 案例研究以及从LIB公共汽车运行中学习到的安全经验 135
9.4.2 LIB用于公共汽车市场：预测和展望 136
参考文献 140
第10章 采用锂离子电池的电动汽车和混合电动汽车 144
10.1 概述 144
10.1.1 锂离子电池的革新 144
10.1.2 电动汽车分类 144
10.2 HEVs 147
10.2.1 奥迪O5混合电动汽车（全混HEV） 147
10.2.2 宝马ActiveHybrid 3（全混HEV） 147
10.2.3 宝马ActiveHybrid 5（全混HEV） 147
10.2.4 宝马ActiveHybrid 7（轻混合EV） 148
10.2.5 宝马Concept Active Tourer （PHEV） 149
10.2.6 宝马i8（PHEV） 150
10.2.7 本田（讴歌）NSX （PHEV） 151
10.2.8 英菲尼迪EMERG-E （EREV） 151
10.2.9 英菲尼迪M35h（全混EV） 152
10.2.10 奔驰S400混动（轻混EV） 152
10.2.11 奔驰E300 BlueTEC HYBRID（全混EV） 153
10.2.12 奔驰Vision S500插电式混合电动汽车（PHEV） 153
10.2.13 丰田Prius插电混合电动汽车（PHEV） 154
10.2.14 丰田Prius＋（全混EV） 155
10.2.15 沃尔沃V60插电混合电动汽车（PHEV） 155
10.3 BEVs和EREVs 157
10.3.1 比亚迪e6 （BEV） 157
10.3.2 宝马ActiveE （BEV） 157
10.3.3 宝马i3 （EV＆也可作为EREV） 158
10.3.4 雪佛兰Spark EV 2014 （BEV） 158
10.3.5 雪佛兰Volt （EREV） 159
10.3.6 雪铁龙C-Zero （BEV） 160
10.3.7 雪铁龙电动Berlingo （BEV） 160
10.3.8 菲亚特500e （BEV） 162
10.3.9 福特Focus EV （BEV） 162
10.3.10 本田FIT EV （BEV） 162
10.3.11 英菲尼迪LE概念车（BEV） 163
10.3.12 Mini E（BEV） 164
10.3.13 三菱i-MiEV （BEV） 164
10.3.14 尼桑e-NV200 （BEV） 164
10.3.15 尼桑Leaf（BEV） 165
10.3.16 欧宝Ampera （EREV） 165
10.3.17 标致iOn （BEV） 165
10.3.18 雷诺Fluence Z.E.（BEV） 167
10.3.19 雷诺Kangoo Z.E.（BEV） 167
10.3.20 雷诺Zoe Z.E.（BEV） 168
10.3.21 Smart Fortwo电动车（BEV） 168
10.3.22 Smart ED Brabus（BEV） 169
10.3.23 Smart Fortwo Rinspeed Dock＋Go（BEV或EREV） 169
10.3.24 特斯拉Roadster （BEV） 169
10.3.25 丰田eQ （BEV） 170
10.3.26 沃尔沃C30 （BEV） 171
10.3.27 Zic kandi（BEV） 171
10.4 电动微型汽车 172
10.4.1 Belumbury Dany（重型四轮） 172
10.4.2 雷诺Twizy（轻型和重型四轮车） 172
10.4.3 Tazzari Zero（重型四轮车） 173
10.5 城市运输车辆新概念 173
10.5.1 奥迪Urban Concept 173
10.5.2 欧宝Rak-E 174
10.5.3 PSA VELV 174
10.5.4 大众Nils 175
10.6 结论 175
第11章 PHEV电池设计面临的挑战以及电热模型的机遇 177
11.1 概述 177
11.2 理论 178
11.3 设置描述 179
11.4 提取模型参数 180
11.4.1 热对流 180
11.4.2 热阻 183
11.4.3 热容 184
11.5 结果和讨论 185
11.5.1 校准开发的模型 185
11.5.2 确定开发的模型 188
11.5.3 传热系数变化 189
11.6 结论 190
附录 190
参考文献 191
第12章 电动汽车用固态锂离子电池 194
12.1 概述 194
12.1.1 汽车发展环境 194
12.1.2 汽车用可充电电池 194
12.1.3 电动汽车和混合电动汽车的发展趋势和相关问题 195
12.1.4 对电动汽车用新型锂离子电池的期望 196
12.2 全固态锂离子电池 196
12.2.1 全固态锂离子电池的优点 196
12.2.2 Li＋导电固态电解液 197
12.2.3 全固态锂离子电池的问题 199
12.2.4 总结 205
12.3 结论 205
参考文献 206
第13章 可再生能源储能以及电网备用锂离子电池 207
13.1 概述 207
13.2 应用 207
13.2.1 与PV系统共用的住宅区电池储能 207
13.2.2 分布式电网中的季度电池储能 210
13.3 系统概念和拓扑结构 212
13.3.1 交流耦合PV电池系统 213
13.3.2 直流耦合PV电池系统 213
13.4 组件和需求 215
13.4.1 电池系统 215
13.4.2 电力电子 215
13.4.3 能源管理系统 215
13.4.4 通信设施 216
13.5 结论 217
参考文献 217
第14章 卫星锂离子电池 219
14.1 概述 219
14.2 卫星任务 219
14.2.1 GEO卫星 220
14.2.2 LEO卫星 221
14.2.3 MEO/HEO卫星（中地球轨道或者高地球轨道） 222
14.3 卫星用锂离子电池 223
14.3.1 主要产品规格 224
14.3.2 资格鉴定计划 226
14.4 卫星电池技术和供应商 228
14.4.1 ABSL 228
14.4.2 三菱电气公司 230
14.4.3 Quallion公司 232
14.4.4 Saft 237
14.5 结论 241
参考文献 242
第15章 锂离子电池管理 244
15.1 概述 244
15.2 电池组管理的结构和选择 245
15.3 电池管理功能 246
15.3.1 性能管理 246
15.3.2 保护功能 247
15.3.3 辅助功能 248
15.3.4 诊断功能 248
15.3.5 通信功能 248
15.4 电荷状态控制器 248
15.4.1 基于电压估算SoC值 248
15.4.2 基于电流估算SoC值（安时积分法） 249
15.4.3 联合基于电流与基于电压的方法 249
15.4.4 根据阻抗测试来估算SoC值 251
15.4.5 基于模型的方法 251
参考文献 253
第16章 锂离子电池组电子选项 255
16.1 概述 255
16.2 基本功能 255
16.3 监控 256
16.4 测量 257
16.5 计算 258
16.6 通信 259
16.7 控制 260
16.8 单电芯锂离子电池设备（3.6V） 261
16.8.1 手机、平板电脑、音乐播放器和耳机 261
16.8.2 工业、医疗及商业设备 263
16.9 双电芯串联电池设备（7.2V） 263
16.9.1 平板电脑、上网本和小型笔记本电脑 263
16.9.2 车载电台、工业、医疗和商业设备 263
16.10 3～4个电芯串联电池设备（一般10.8～14.4V） 264
16.10.1 笔记本电脑 264
16.10.2 工业、医疗和商业设备 264
16.11 510电芯串联电池设备 265
16.11.1 电动工具、草坪和花园工具 265
16.11.2 汽车SLI电池 266
16.12 10～20电芯串联电池 267
16.12.1 电动自行车 268
16.12.2 48V通信系统及不间断电源 268
16.13 超大阵列电池系统 269
16.13.1 汽车：混合动力及插电式混合动力汽车 270
16.13.2 汽车：纯电动汽车 270
16.13.3 电网储能和稳定系统 270
16.14 结论 270
参考文献 271
第17章 商业锂离子电池的安全性 272
17.1 概述 272
17.2 便携式设备用商业锂电池组 273
17.3 商业锂离子电池的局限性 273
17.4 商业锂离子电池的质量控制 281
17.5 商业锂离子电池的安全认证过程 282
17.6 结论 284
参考文献 285
第18章 锂离子电池安全性 287
18.1 概述 287
18.2 系统层面的安全性 288
18.3 电芯层面的安全性 290
18.4 滥用耐受测试 291
18.4.1 热失控耐受以及热稳定性测试 291
18.4.2 电滥用耐受测试 292
18.4.3 机械滥用耐受测试 293
18.4.4 对可控内部短路测试的需求 294
18.5 内部短路和热失控 297
18.6 大型电池及其安全性 301
18.7 锂沉积 302
参考文献 304
第19章 锂离子电池组件及它们对大功率电池安全性的影响 306
19.1 概述 306
19.2 电解液 307
19.2.1 控制SEI膜 307
19.2.2 锂盐的安全问题 308
19.2.3 针对过充的保护措施 309
19.2.4 阻燃剂 309
19.3 隔膜 311
19.4 阴极的热稳定性 312
19.5 Li4 Ti5 Oi2 /LiFePO4：最安全、最强大的组合 314
19.6 其他影响安全性的参数 316
19.6.1 设计 316
19.6.2 电极工程 316
19.6.3 电流限制自动复位装置 317
19.7 结束语 317
参考文献 318
第20章 锂离子电池材料的热稳定性 324
20.1 概述 324
20.2 电池安全的基本考虑 324
20.3 电解液被负极化学还原 325
20.3.1 石墨电极 325
20.3.2 硅/锂合金 327
20.4 电解液的热分解 328
20.4.1 LiPF6/碳酸烷基酯混合溶剂电解液 328
20.4.2 LiPF6/二氟乙酸甲酯电解液 330
20.5 电解液在正极的氧化反应 333
20.5.1 LiCoO2 333
20.5.2 FeF3 334
20.6 滥用测试的安全评估 335
20.6.1 安全设备 336
20.7 总结 337
参考文献 337
第21章 锂离子电池的环境影响 339
21.1 概述 339
21.2 锂离子电池回收的益处 339
21.3 锂离子电池环境影响 340
21.3.1 电池组成 341
21.3.2 电池材料供应链 342
21.3.3 电池装配 344
21.3.4 电池对电动车辆生命周期环境影响的贡献 345
21.4 锂离子电池回收技术概述及分析 347
21.4.1 高温冶金回收过程 347
21.4.2 BIT回收过程 349
21.4.3 中间物理回收过程 350
21.4.4 直接物理回收过程 351
21.4.5 回收过程分析 351
21.5 影响回收的因素 354
21.6 总结 355
参考文献 356
第22章 回收动力电池作为未来可用锂资源的机会与挑战 358
22.1 资源危机 358
22.2 锂储备和锂资源的地理分布 361
22.2.1 锂资源概述 361
22.2.2 锂储量分布的特征 362
22.3 未来电力汽车对锂需求的影响 364
22.4 目前不同研究中采用的回收额度综述 366
22.5 不同回收额度对锂可用性的影响 368
22.6 结论 370
参考文献 370
第23章 生产商、材料以及回收技术 374
23.1 锂离子电池生产商 374
23.1.1 公司概述 374
23.2 电池生产的材料以及成本 378
23.3 回收 380
23.3.1 电池回收方面的法律条款、经济和环境友好原则 380
23.3.2 可充电电池回收过程 381
23.3.3 一些电池回收的工业方法 382
23.3.4 电池回收总述 386
参考文献 387
第24章 锂离子电池产业链——现状、趋势以及影响 389
24.1 概述 389
24.2 锂离子电池市场 389
24.3 电池和材料生产过程 390
24.3.1 当前成本结构 391
24.3.2 中期成本结构以及利润率 394
24.3.3 长期成本结构（2015～2020年） 395
24.4 产业链结构以及预期改变 396
24.4.1 阴极和其他材料 396
24.4.2 电池生产 397
参考文献 398
第25章 锂离子电池热力学 399
25.1 概述 399
25.2 热力学测量：程序和仪器 400
25.3 老化前的热力学数据：评估电池成分 401
25.4 过充电池的热力学 402
25.4.1 概述 402
25.4.2 过充老化方法 403
25.4.3 放电特征 403
25.4.4 OCP曲线 404
25.4.5 熵和焓曲线 404
25.5 热老化电池的热力学 408
25.5.1 概述 408
25.5.2 热老化方法 408
25.5.3 放电特征 408
25.5.4 OCP曲线 410
25.5.5 熵及焓曲线 410
25.6 长时循环电池的热力学 415
25.6.1 概述 415
25.6.2 老化方法 415
25.6.3 放电特性 415
25.6.4 OCP曲线 416
25.6.5 熵及熔曲线 416
25.7 热力学记忆效应 420
25.8 结论 422
参考文献 424
索引 427