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zhenjiansen511至尊木虫 (著名写手)
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《锂离子电池原理与关键技术》【2008年2月新书】
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zhenjiansen511
至尊木虫 (著名写手)
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【内容简介】 本书是《化学电源技术丛书》的一个分册。书中介绍了锂元素的物理化学性质;锂离子电池的基本概念与组装技术;正极材料的微观组成与电化学性能;负极材料、电解液、电极材料的研究方法以及锂离子电池的应用与展望。本书汇集了国内外研究者的最新科技成果与相关技术,体现了锂离子电池当今发展和研究的趋势,是化学、物理、材料等学科的基础理论研究与应用技术的前沿集成反映。 本书适合于高等学校、科研院所、相关企业从事化学电源研发的科研人员、管理工作者和生产技术人员等,同时可作为相关专业的师生学习参考用书。 【前言】 自1958年美国加州大学的一名研究生提出了锂、钠等活泼金属做电池负极的设想后,人们开始了对锂电池的研究。当锂电极被碳材料代替时,即开始了锂离子电池的工业化革命。锂离子电池的研究始于1990年日本Nagoura等人研制成以石油焦为负极, 以钴酸锂为正极的锂离子电池;同年日本Sony和加拿大Moli两大电池公司宣称将推出以碳为负极的锂离子电池;1991年,日本索尼能源技术公司与电池部联合开发了以聚糖醇热解碳(PFA)为负极的锂离子电池;1993年,美国Bellcore公司首先报道了聚合物锂离子电池。 与其他充电电池相比,锂离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、对环境污染小、快速充电、自放电率低等优点。作为一类重要的化学电池,锂离子电池由手机、笔记本电脑、数码相机及便捷式小型电器所用电池和潜艇、航天、航空领域所用电池,逐步走向电动汽车动力领域。在全球能源与环境问题越来越严峻的情况下,交通工具纷纷改用储能电池为主要动力源,锂离子电池被认为是高容量、大功率电池的理想之选。 近年来,锂离子电池中正负极活性材料、功能电解液的研究和开发应用,在国际上相当活跃,并已取得很大进展。低成本、高性能、大功率、长寿命、高安全、环境友好是锂离子电池的发展方向。锂离子电池是一类不断更新的电池体系,涉及物理学和化学的许多新的研究成果,将会对锂离子电池产业产生重大影响。本书的编写过程正值锂离子电池的发展处于一个崭新局面时期,新的电极材料与功能电解液体系促使研究方向与领域不断拓展与深入,其研究数据与新成果层出不穷。本书荟萃了国内外许多研究者多年的心血;反映出锂离子电池作为储能体系的重要组成部分,不断地从一个阶段发展到新的高度;也是锂离子电池最新科研成果的集中表现。 在本书的编写过程中,笔者的研究生们做了大量的文献收集、图表绘制、数据整理等方面的工作,他们是:唐联兴、王海波、黄承焕、唐爱东、李世采、张戈、龚本利、杨赛、李永坤、方东、赵薇、史晓虎等。在此,对他们的工作表示感谢! 此外,我们特别要感谢化学工业出版社的相关编辑在本书的编写过程中所给予的帮助和支持! 由于锂离子电池涉及化学、物理、材料等学科的概念和理论,是基础研究与应用技术的前沿反映与集成。限于作者的知识、能力,疏漏与不足之处在所难免,敬请同行与读者不吝赐教。 编者2008年1月 【目 录 】 第1章锂元素的物理、化学性质1 参考文献5 第2章锂离子电池的基本概念与组装技术6 21锂离子电池的工作原理和特点6 211工作原理6 212锂离子电池的主要特点8 22锂离子电池的电化学性能10 221锂离子电池的电动势10 222电池开路电压11 23锂离子电池的类型12 24锂离子电池的设计15 241电池设计的一般程序16 242电池设计的要求16 243电池性能设计17 244AA型锂离子电池的结构设计19 245电池保护电路设计19 246锂离子电池监控器22 247锂离子电池体系热变化与控制23 25锂离子电池的基本组成及关键材料26 251电极材料26 252电池组装工艺与技术50 参考文献58 第3章正极材料60 31 正极材料的微观结构60 311LiCoO2材料60 312LiNiO2材料61 313LiMn2O4材料63 314磷酸体系化合物65 32正极材料的分类及电化学性能65 321层状锂钴氧化物66 322层状锂镍氧化物67 323尖晶石型氧化物69 324复合层状氧化物75 325其他层状氧化物89 326层状二硫族化物正极材料90 327三硫族化物及相关材料94 328磷酸盐体系94 329有机导电聚合物材料101 33正极材料的制备方法103 331溶剂热法合成103 332高温反应法110 333溶胶凝胶法113 334低温固相反应法117 335电化学合成法119 336机械化学活化法122 参考文献124 第4章负极材料130 41负极材料的发展130 411金属锂及其合金130 412碳材料132 413氧化物负极材料133 414其他负极材料134 415复合负极材料134 42负极材料的特点及分类135 421负极材料的特点135 422负极材料的分类135 43晶体材料和非晶化合物136 431石墨类碳材料137 432无定形碳材料156 433碳材料性能的改进方法163 434锡基材料170 435硅基材料174 436合金材料178 437复合物材料183 438过渡金属氧化物185 439其他186 44纳米电极材料187 441碳纳米材料188 442纳米金属及纳米合金192 443纳米氧化物193 45其他类型材料194 451锂金属氮化物194 452锂钛复合氧化物Li4/3Ti5/3O4196 46膜电极材料200 461薄膜电极材料的制备方法201 462薄膜电极材料的分类203 参考文献206 第5章电解质212 51液体电解质212 52电解质锂盐215 521C中心原子的锂盐216 522N中心原子的锂盐216 523B中心原子的锂盐216 524Al中心原子的锂盐217 525离子液体/室温熔融盐电解质218 526电解质的热稳定性223 527电解质分解224 528固体电解质界面(SEI)膜232 529电解液对正、负电极集流体的表面腐蚀234 5210电解液对正、负电极材料的表面腐蚀237 5211功能添加剂240 5212隔膜251 53无机固体电解质251 531固体电解质252 532LiX材料253 533Li3N及其同系物255 534含氧酸盐255 535薄膜固体电解质257 54聚合物电解质259 541纯固态聚合物电解质263 542凝胶型聚合物电解质266 543增塑剂在凝胶型聚合物中的作用268 544聚合物电解质276 545纳米陶瓷复合聚合物电解质279 546结晶性聚合物电解质中的离子传导284 547电化学与界面稳定性288 参考文献288 第6章电极材料研究方法297 61研究方法简介297 611X射线及其基本性质297 612红外光谱研究302 613拉曼(Raman)光谱研究304 614锂离子扩散305 615电化学阻抗技术308 616热力学函数与电池电动势308 62电极材料的微观结构研究309 621化学计量尖晶石Li1+δMn2-δO4(0≤δ≤033)310 622层状结构LiMnO313 63离子分布式314 631LiCrxMn2-xO4-yAy离子分布式及容量计算314 632Mn3O4离子分布式与晶格常数计算316 64动力学、热力学和相平衡研究316 641动力学316 642热力学320 643电极电位与电极反应322 644三元LiMO体系的热力学325 645LiMXO四元系统的热力学326 65交流阻抗谱法在材料中的研究329 651负极材料的研究329 652正极材料的研究331 66锂离子嵌脱的交流阻抗模型333 67高温电化学研究方法335 671尖晶石LiMn2O4高温研究335 672改进方法337 参考文献338 第7章锂离子电池的应用与展望340 71电子产品方面的应用341 72交通工具方面的应用342 721电动自行车342 722电动汽车344 73在国防军事方面的应用351 74在航空航天方面的应用355 741在航空领域中的应用355 742在航天领域的应用356 75在储能方面的应用357 76在其他方面的应用359 761电动工具359 762矿产和石油开采359 763医学和微型机电系统360 77展望360 参考文献360 【读者对象】 本书适合于高等学校、科研院所、相关企业从事化学电源研发的科研人员、管理工作者和生产技术人员等,同时可作为相关专业的师生学习参考用书。 |
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