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 2
1.4 与电池有关的一些基本概念 4
1.5 锂离子电池的原理、发展及其特点 6
1.6 我国发展锂离子电池产业的必要性 8
1.7 锂离子电池的结构 9
1.8 锂离子电池组的结构 9
1.9 本书内容说明 10
参考文献 10
第2章 锂离子电池主要材料的选择要求及其研究方法 11
2.1 负极材料的选择要求 11
2.2 正极材料的选择要求 12
2.3 电解质的选择要求 12
2.3.1 液体电解质 12
2.3.2 全固态电解质 13
2.3.3 凝胶型聚合物电解质 13
2.4 锂离子电池材料的一些研究方法 14
2.4.1 X射线衍射法 14
2.4.2 光电子能谱法（XPS） 15
2.4.3 红外和拉曼光谱 17
2.4.4 电镜法 20
2.4.5 比表面积的测量 21
2.4.6 交流阻抗谱仪 21
2.4.7 循环伏安法 23
2.4.8 电化学石英晶体微量天平 24
2.4.9 热分析法 27
2.4.10 核磁共振法 29
2.4.11 质谱法 31
2.4.12 激光粒径分布法 31
参考文献 32
第3章 碳基负极材料 33
3.1 炭材料科学的发展简史 33
3.2 炭材料的一些性能 35
3.2.1 炭材料的结构 35
3.2.2 石墨晶体的拉曼光谱 36
3.2.3 炭材料的种类 37
3.2.4 炭化过程和石墨化过程 38
3.2.5 炭材料的表面结构 40
3.3 石墨化炭负极材料 42
3.3.1 锂在石墨中的插入行为 42
3.3.2 初期的石墨化负极材料 44
3.3.3 石墨化中间相炭微珠 44
3.3.4 石墨的电化学行为 46
3.3.5 石墨化碳纤维 49
3.3.6 其他石墨化炭材料 50
3.3.7 石墨化炭材料的一些通性 50
3.4 无定形炭材料 51
3.4.1 小分子裂解炭 51
3.4.2 聚合物裂解炭（polymeric carbon） 51
3.4.3 低温处理其他炭前驱体 53
3.4.4 无定形炭材料的一些通性 54
3.4.5 锂在无定形炭材料中的储存机理 55
3.5 炭材料的改性 57
3.5.1 引入非金属元素 57
3.5.2 引入金属元素 58
3.5.3 表面处理 59
3.5.4 采用机械化学法 63
3.5.5 其他方法 63
3.6 其他炭负极材料 63
3.6.1 富勒烯 63
3.6.2 碳纳米管 65
3.7 碳基复合负极材料 67
3.7.1 碳与Co、Sn的复合物 67
3.7.2 碳与硅的复合物 68
3.8 炭负极材料与电解质之间的界面 69
3.9 国内部分工业产品介绍 71
参考文献 71
第4章 非碳基负极材料 74
4.1 氮化物 74
4.2 硅及硅化物 75
4.3 锡基氧化物和锡化物 77
4.3.1 氧化物的研究 77
4.3.2 复合氧化物 78
4.3.3 锡盐 80
4.3.4 其他锡化物 81
4.4 新型合金 81
4.4.1 锡基合金 82
4.4.2 硅基合金 84
4.4.3 锑基合金 85
4.4.4 其他合金 87
4.5 钛的氧化物 89
4.5.1 Li4Ti5O12负极材料 89
4.5.2 二氧化钛负极材料 93
4.6 纳米氧化物负极材料 96
4.7 其他负极材料 97
4.8 部分负极材料产品 99
参考文献 100
第5章 氧化钴锂正极材料 103
5.1 氧化钴锂的物理性能 103
5.2 氧化钴锂的制备方法 104
5.3 氧化钴锂的热稳定性 105
5.4 固相法制备氧化钴锂的电化学性能 105
5.5 喷雾干燥法制备氧化钴锂的电化学性能 106
5.6 溶胶-凝胶法制备氧化钴锂的电化学性能 106
5.7 氧化钴锂的改性 106
5.7.1 氧化钴锂的掺杂 107
5.7.2 氧化钴锂的包覆 108
5.8 其他方法制备的LiCoO2 109
5.9 氧化钴锂的回收制备 111
5.10 尖晶石型氧化钴锂 111
5.11 部分氧化钴锂工业产品的性能 112
参考文献 112
第6章 氧化镍锂正极材料 114
6.1 氧化镍锂的物理化学性能 114
6.2 氧化镍锂的固相反应制备 115
6.3 固相法制备的氧化镍锂的电化学性能 116
6.4 氧化镍锂的改性 117
6.4.1 溶胶-凝胶法制备的氧化镍锂 117
6.4.2 单一元素的掺杂 118
6.4.3 多种元素的掺杂 123
6.4.4 氧化镍锂的包覆 125
6.5 其他方法制备的LiNiO2 126
6.6 部分氧化镍锂工业产品的性能 127
参考文献 128
第7章 氧化锰锂正极材料 129
7.1 隧道结构的氧化物 129
7.2 层状结构的氧化锰锂 131
7.2.1 正交LiMnO2 131
7.2.2 层状Li2MnO3 133
7.2.3 其他层状氧化锰锂化合物 135
7.3 Ni、Co、Mn组成的三元正极材料 136
7.3.1 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的结构 136
7.3.2 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学反应特征 136
7.3.3 合成方法对电化学性能的影响 137
7.3.4 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的掺杂改性 138
7.3.5 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的同系物 138
7.4 尖晶石结构氧化锰锂 139
7.4.1 尖晶石LiMn2O4的结构和电化学性能 139
7.4.2 尖晶石LiMn2O4的常规制备 141
7.4.3 尖晶石LiMn2O4的容量衰减原因 141
7.4.4 尖晶石LiMn2O4的改性 142
7.4.5 尖晶石LiMn2O4的机械化学法制备 150
7.4.6 尖晶石LiMn2O4的其他制备方法 150
7.5 尖晶石Li4Mn5O12 152
7.6 其他氧化锰锂正极材料 152
7.7 部分氧化锰锂工业产品的性能 153
7.7.1 LiMn2O4工业产品 153
7.7.2 三元正极材料工业产品 153
参考文献 154
第8章 磷酸亚铁锂正极材料 156
8.1 LiFePO4的结构 157
8.2 LiFePO4的电化学性能 158
8.3 LiFePO4的制备 158
8.3.1 固相法 158
8.3.2 碳热还原法 159
8.3.3 溶胶-凝胶法 159
8.3.4 模板法 159
8.3.5 其他制备方法 160
8.4 LiFePO4的改性 160
8.4.1 LiFePO4的碳包覆 160
8.4.2 LiFePO4的掺杂 161
8.4.3 LiFePO4的纳米化 165
8.4.4 LiFePO4的其他表面改性 168
8.5 部分工业化产品的性能 168
参考文献 170
第9章 钒的氧化物及其他正极材料 172
9.1 钒的氧化物 172
9.1.1 α-V2O5及其锂化衍生物 172
9.1.2 五氧化二钒的锂化产物及其电化学性能 178
9.1.3 Li1+xV3O8 178
9.1.4 其他钒的氧化物 182
9.2 5V正极材料 184
9.2.1 尖晶石结构LiMn2-xMxO4（M=Cr、Co、Ni和Cu） 184
9.2.2 反尖晶石V[LiM]O4（M=Ni和Co） 186
9.3 多原子阴离子正极材料 187
9.3.1 层状结构的VOPO4 187
9.3.2 NASICON结构 188
9.3.3 硅酸盐正极材料 188
9.3.4 钛酸盐正极材料 191
9.3.5 硫酸盐正极材料 192
9.3.6 硼酸盐正极材料 193
9.3.7 其他多原子阴离子正极材料 194
9.4 其他正极材料 195
9.4.1 铁的化合物 195
9.4.2 钼的氧化物 197
参考文献 198
第10章 非水液体电解质 200
10.1 一些有机溶剂的物理性能和影响电导率的因素 200
10.2 部分有机溶剂的制备和纯化 203
10.3 电解质锂盐 204
10.3.1 六氟磷酸锂（LiPF6） 205
10.3.2 双草酸硼酸锂（LiBOB） 206
10.3.3 草酸二氟硼酸锂（LiDFBO） 207
10.3.4 其他有机电解质锂盐 208
10.4 电解液的离子导电性能 212
10.5 影响电池性能的几个因素 214
10.5.1 电化学窗口 214
10.5.2 与电极的反应 215
10.6 部分电解液体系对电极材料性能的影响 216
10.6.1 丙烯碳酸酯电解液体系 217
10.6.2 乙烯碳酸酯电解液体系 219
10.6.3 其他溶剂 221
10.7 有机电解液体系的其他研究 221
10.7.1 防止过充电 222
10.7.2 阻燃性电解液 222
10.7.3 改善SEI膜 224
10.7.4 减少酸含量 225
10.7.5 增加电导率 225
10.7.6 改善低温性能 226
10.8 离子液体 226
10.8.1 离子液体的种类 227
10.8.2 离子液体的制备 228
10.8.3 离子液体的性质 229
10.8.4 离子液体的电化学行为 235
10.9 部分电解液工业产品的性能 238
参考文献 239
第11章 固体电解质 241
11.1 无机固体电解质 241
11.2 无机电解质的导电理论 242
11.3 晶体电解质 243
11.4 玻璃态电解质 244
11.4.1 氧化物玻璃态电解质 244
11.4.2 硫化物玻璃态电解质 247
11.4.3 玻璃体电解质的压实 251
11.5 聚合物电解质的发展及分类 252
11.6 聚合物电解质的相结构 253
11.7 聚合物电解质的离子导电模型 254
11.8 聚环氧乙烯 255
11.8.1 与其他聚合物共混 258
11.8.2 形成共聚物 259
11.8.3 生成交联聚合物 262
11.8.4 形成枝状聚合物 263
11.8.5 改变掺杂盐 264
11.8.6 加入无机填料 265
11.8.7 增加主链的柔性 268
11.9 聚丙烯腈（PAN）系聚合物电解质 270
11.10 聚甲基丙烯酸酯（PMMA） 270
11.11 单离子聚合物电解质 271
11.12 其他聚合物电解质 273
11.12.1 聚合物电解质之间的复合 273
11.12.2 有机-无机复合电解质 274
11.13 聚合物电解质其他方面的研究 275
11.13.1 聚合物电解质与电极界面的研究 275
11.13.2 新型聚合物体系的理论研究和探索 276
参考文献 276
第12章 凝胶聚合物电解质 279
12.1 凝胶聚合物电解质的研究及其分类 279
12.2 PEO基凝胶电解质 280
12.2.1 非交联PEO凝胶电解质 280
12.2.2 交联PEO凝胶电解质 282
12.2.3 加入填料的凝胶聚合物电解质 284
12.3 PAN基凝胶电解质 285
12.3.1 PAN基凝胶电解质的作用机理和影响因素 285
12.3.2 聚丙烯腈共聚物的凝胶聚合物电解质 287
12.3.3 PAN交联凝胶电解质 288
12.4 PMMA基凝胶电解质 289
12.4.1 PMMA基凝胶电解质的电化学性能 289
12.4.2 PMMA基凝胶电解质的改性 290
12.5 含氟凝胶聚合物电解质 294
12.5.1 含氟聚合物的物理性能 294
12.5.2 含氟体系凝胶聚合物的制备及其电化学性能 298
12.5.3 含氟聚合物凝胶电解质的改性 299
12.6 其他类型的凝胶聚合物电解质 301
12.7 聚烯烃材料的改性 302
12.7.1 表面涂覆聚合物 302
12.7.2 表面接枝 303
12.7.3 注入凝胶电解质 303
参考文献 304
第13章 锂离子电池的生产和检测 305
13.1 锂离子电池的构成 305
13.1.1 安全阀 305
13.1.2 正温度系数端子 306
13.1.3 隔膜 306
13.2 锂离子电池的生产流程 307
13.2.1 液体电解质锂离子电池的生产 308
13.2.2 聚合物锂离子电池的生产 312
13.2.3 微型锂离子电池的生产 313
13.2.4 大型锂离子电池的生产 317
13.3 锂离子电池的化成和分容、出厂检验和实验室锂离子电池的检测 318
13.3.1 锂离子电池的化成和分容 319
13.3.2 锂离子电池的出厂检验 320
13.3.3 锂离子电池性能的检测 320
参考文献 322
第14章 锂离子电池的充放电行为 323
14.1 锂离子电池的充放电方式 324
14.2 液体电解质锂离子电池的充放电行为 325
14.3 聚合物锂离子电池的充放电行为 328
14.4 全固态锂离子电池的充放电行为 330
14.5 大容量锂离子电池的充放电行为 330
14.6 微型锂离子电池 332
14.7 锂离子电池的使用 333
参考文献 333
第15章 锂离子电池的应用 335
15.1 锂离子电池在电子产品方面的应用 335
15.2 锂离子电池在交通工具方面的应用 336
15.2.1 现代汽车 336
15.2.2 电动车 337
15.3 锂离子电池在航空航天领域的应用 343
15.4 锂离子电池在军事方面的应用 344
15.5 微型机电系统和其他微型器件 345
15.6 锂离子电池在储能方面的应用 346
15.6.1 太阳能和风能的储存 346
15.6.2 智能电网的建设 347
15.6.3 峰谷电的调节 348
15.7 锂离子电池在其他方面的应用 349
参考文献 350
第16章 与锂离子电池有关的主要资源情况及其分布 351
16.1 石墨资源 351
16.1.1 石墨的一些物理化学性能及其工业用途 351
16.1.2 石墨资源的种类 351
16.1.3 石墨矿床的类型 352
16.1.4 石墨矿床的主要工业指标 352
16.1.5 石墨矿石的物质组成和主要特征 352
16.1.6 石墨矿资源的分布 353
16.1.7 石墨产品的质量标准 354
16.1.8 石墨资源的提纯 355
16.1.9 石墨矿的综合利用工艺 355
16.1.10 其他石墨产品 356
16.2 锂资源 356
16.2.1 锂的发现及用途 356
16.2.2 锂矿资源的种类及其分布 357
16.2.3 锂资源的提纯 358
16.3 钴资源 359
16.3.1 钴的发现和用途 359
16.3.2 钴资源的种类和分布 360
16.3.3 钴资源的提纯 361
16.4 镍资源 363
16.4.1 镍的发现和用途 363
16.4.2 镍资源的种类和分布 364
16.4.3 镍资源的提纯 365
16.5 锰资源 366
16.5.1 锰的发现及其用途 366
16.5.2 锰矿资源的种类及分布 367
16.5.3 锰资源的提纯 369
16.6 铁矿资源的种类及分布 370
16.6.1 铁矿资源的发现及用途 370
16.6.2 铁矿资源的种类 370
16.6.3 铁矿资源的分布 371
16.6.4 铁资源的提纯 372
参考文献 372
第17章 其他类型锂二次电池 373
17.1 锂／／硫电池 373
17.1.1 硫正极的改性 374
17.1.2 锂负极的改性 378
17.2 水锂电 380
17.2.1 水锂电正极材料 381
17.2.2 水锂电负极材料 383
17.2.3 水锂电的性能 384
17.2.4 水锂电发展展望 385
17.3 锂／／聚合物自由基电池 385
17.4 有机电解液型锂／／空气电池 388
17.5 混合型锂／／空气电池 391
17.5.1 混合型锂／／空气电池电解质 391
17.5.2 混合型锂／／空气电池正极材料 393
参考文献 395