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內容簡介

　　鋰離子電池作為信息化、動力和儲能等應用的最重要新能源材料而越來越重要，對其性能要求也越來越高。本書是由世界上鋰離子電池首位發明者和奠基者親自撰寫，也是國際上一批享有盛譽的電池行業知名專傢所著。
　　《鋰離子電池：科學與技術》共分23章，全麵介紹瞭鋰離子電池材料、生産工藝、應用及市場等方麵的曆史、進展及未來趨勢，對鋰離子電池的市場、應用進行瞭深入分析，對電池生産工藝及材料技術進行瞭全麵和係統的闡述。全書內容豐富、實用。
　　本書可以作為我國從事電池、鋰離子電池研究、生産和使用的廣大科技人員、工程技術人員極具價值的參考書和工具書，同時也可作為各類中、高等院校及電化學及新能源材料專業師生的有益參考書。

作者簡介

　　蘇金然，天津力神公司，高級工程師，1986～1991年從事空間用鎳鎘電池研製，在材料創新方麵進行較深入研究，這些研究的成果在通信衛星的二次電源係統中得以應用；
　　1996～1998年，開始涉足質量管理領域，並做為項目組負責人承擔援巴等裝備用鎳鎘電池的應用産品開發。
　　1998開始從事鋰離子電池研製、工程技術研究、生産及質量管理工作，期間做為起草人主持起草鋰離子電池方麵的第一個國傢標準《蜂窩電話用鋰離子電池國傢標準》，作為主要起草人參與製訂第一個鋰離子電池方麵的國、軍標，主持或參與多個鋰離子方麵的行業標準、地方標準的製訂和修訂。

目錄

引言：鋰離子電池的發展Masaki Yoshio，Akiya Kozawa，and Ralph J.Brodd1
0.1簡介1
0.2鋰離子電池發展史1
0.3鋰離子電池曆史及專利2
0.4電解質添加劑：一種提高鋰離子電池能量密度和安全性的方法3
參考文獻7第1章鋰離子電池市場概況Ralph J.Brodd8
1.1概述8
1.2當前鋰離子電池市場9
1.3市場特徵10
1.4消費電子産品11
1.5手持電動工具11
1.6不間斷電源及靜態儲能12
1.7運輸工具12
參考文獻12
第2章鋰離子電池正極材料綜述Masaki Yoshio and Hideyuki Noguchi13
2.1正極材料現狀13
2.2正極材料的結構13
2.3充放電過程中的電化學特徵及結構變化16
2.4正極材料存在的問題（層狀材料和尖晶石LiMn2O4型材料的安全問題）26
2.5鋰離子電池正極材料的最新進展28
參考文獻36
第3章碳負極材料Zempachi Ogumi and Hongyu Wang38
3.1Li.GIC（鋰.石墨層間化閤物）的階現象39
3.2固體電解質中間相薄膜的形成39
3.3碳結構與電化學性能的相關性41
3.4碳中Li+的擴散44
3.5超高容量的碳44
3.6嵌鋰碳的熱安全性45
3.7碳的結構修飾46
3.8實用型碳負極材料46
參考文獻50
第4章功能電解質：添加劑Makoto Ue55
4.1概述55
4.2特定功能的電解質56
4.3負極成膜添加劑56
4.4正極保護添加劑62
4.5過充電保護添加劑64
4.6濕潤劑70
4.7阻燃劑72
4.8其他添加劑74
4.9結論75
參考文獻75
第5章鋰離子電池的碳導電添加劑Michael E.Spahr82
5.1概述82
5.2石墨粉末84
5.3炭黑導電添加劑93
5.4石墨還是炭黑？98
5.5其他縴維狀碳導電添加劑99
參考文獻100
第6章鋰離子電池中聚偏氟乙烯（PVDF）相關材料的應用Aisaku Nagai104
6.1概述104
6.2聚閤物的電化學穩定性105
6.3PVDF的物理性質106
6.4KF聚閤物的産品範圍107
參考文獻108
第7章SBR黏結劑（用於負極）和ACM黏結劑（用於正極）Haruhisa Yamamoto and Hidekazu Mori109
7.1概述109
7.2SBR和ACM黏結劑的特性111
7.3負極黏結劑：BM.400B113
7.4正極黏結劑：BM.500B117
7.5總結120
參考文獻120
第8章鋰離子電池的製造過程Kazuo Tagawa and Ralph J.Brodd121
8.1概述121
8.2電池設計121
8.3圓柱形和方形電池的製造122
8.4混漿和塗覆123
8.5圓柱形電池的製造123
8.6方形電池的製造125
8.7鋰離子平闆電池和聚閤物電池的製造126
8.8化成及老化127
8.9安全性128
參考文獻128
第9章聚陰離子正極活性材料Shigeto Okada and Jun.ichi Yamaki129
9.1第一代4V正極材料129
9.2第二代正極材料130
參考文獻135
第10章金屬氧化物包覆的正極材料的過充電行為Jaephil Cho，Byungwoo Park，and Yang.kook Sun138
10.1簡介138
10.2正極材料過充電反應機理138
10.3AlPO4包覆層的厚度對LiCoO2正極的影響139
10.4包覆Al2O3和AlPO4的LiCoO2的比較141
10.5包覆AlPO4和包覆LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的LiCoO2正極的對比144
10.6ZnO包覆的LiNi0.5Mn1.5O4尖晶石正極150
緻謝154
參考文獻154
第11章金屬閤金負極材料的發展Nikolay Dimov157
11.1概述157
11.2常溫下鋰離子電池用鋰閤金的曆史迴顧158
11.3含矽材料和鋰之間的電化學反應機理160
11.4矽基負極的製備工藝161
11.5矽碳復閤電極168
11.6總結和展望169
參考文獻169
第12章HEV應用Tatsuo Horiba174
12.1概述174
12.2日本之外的國傢174
12.3日本175
12.4日立/新神戶175
12.5HEV電池模組176
12.6前景展望177
參考文獻177
第13章鋰離子電池阻燃添加劑Masashi Otsuki and Takao Ogino178
13.1概述178
13.2磷氮烯化閤物179
13.3添加劑磷氮烯的優化結構179
13.4可燃性的判定方法181
13.5熱穩定性183
13.6電池性能184
13.7結論185
參考文獻186
第14章基於石墨正極和活性碳負極的高能電容器Masaki Yoshio，Hitoshi Nakamura，Hongyu Wang188
參考文獻192
第15章用於二次鋰離子電池的LiCoO2的開發Hidekazu Awano193
15.1概述193
15.2LiCoO2的製造方法和性質195
15.3進一步提高LiCoO2的性能199
15.4總結201
參考文獻201
第16章正極材料：LiNiO2和相關化閤物Kazuhiko Kikuya， Masami Ueda， and Hiroshi Yamamoto202
16.1概述202
16.2LiNiO2的閤成工藝202
16.3工藝和質量之間的關係203
16.4總結205
參考文獻206
第17章鋰離子電池錳基正極活性材料Koichi Numata207
17.1概述207
17.2尖晶石錳酸鋰207
17.3層狀的含錳材料209
參考文獻210
第18章鋰離子電池碳負極材料發展趨勢Tatsuya Nishida211
18.1概述211
18.2MAG的粉末特性211
18.3MAG的充放電特性214
18.4結論218
參考文獻218
第19章鋰離子電池功能電解質Hideya Yoshitake219
19.1概述219
19.2鋰離子電池電解質的過去和未來219
19.3功能電解質220
19.4第二代功能電解質224
19.5為正極設計的第三代功能電解質227
19.6其他功能電解質231
19.7補充說明233
參考文獻234
第20章鋰離子電池隔膜Zhengming（John）Zhang and Premanand Ramadass235
20.1概述235
20.2電池及隔膜市場236
20.3隔膜與電池237
20.4隔膜的要求238
20.5鋰離子二次電池的隔膜238
20.6總結260
20.7未來的發展方嚮261
參考文獻261
第21章聚閤物電解質與聚閤物電池Toshiyuki Osawa and Michiyuki Kono266
21.1概述266
21.2鋰離子電池的聚閤物電解質266
21.3乾式聚閤物電解質267
21.4凝膠態聚閤物電解質268
21.5使用純聚閤物電解質的商業聚閤物電池269
21.6使用凝膠聚閤物電解質的商業化聚閤物電池270
21.7新趨勢273
21.8前景展望273
參考文獻274
第22章用於大型二次鋰離子電池的優化新型硬碳Aisaku Nagai，Kazuhiko Shimizu，Mariko Maeda，and Kazuma Gotoh275
22.1概述275
22.2一種新型硬碳的結構和電化學性質275
22.3小結278
參考文獻278
第23章高容量鋰離子電池正極材料LiMn2O4Masaki Okada and Masaki Yoshio279
23.1概述279
23.2實驗279
23.3結果和討論280
23.4結論283
參考文獻283

精彩書摘

　　1．4消費電子産品
　　手機和筆記本電腦的應用驅動將持續主導電池的應用市場，隨著人們更多的關注，高性能設備、藍牙耳機和3G移動電話將繼續擴展這個市場。美國、歐洲的手機和筆記本電腦市場已接近飽和，增長速度與國民生産總值同步。手機和筆記本電腦市場增長潛力較大的是亞洲，尤其是中國和印度。
　　攝像機約占電池應用的25％。通常攝像機是不連續使用的，在使用之前會放置一段時間，鋰離子電池的儲存壽命要明顯好於之前使用的Nicd電池和Ni—MH電池。數碼照相機的應用緊隨其後，它們使用的堿性電池和Ni—MH電池正逐漸被鋰離子電池替代。大多數一次電池缺乏照相機工作時所需的瞬間高脈衝電流的要求，隻有LiFesz體係一次電池能滿足數碼相機工作時的性能要求。筆記本電腦和手機用戶會定期為電池充電以保證持續使用。此外，很多手機都有內置攝像頭，這有可能減緩數碼相機市場的發展。
　　1．5手持電動工具
　　電動工具市場主要以Ni—Cd電池為主。就電池體積而言，它排在第三位。與鋰離子電池相比，這種電池較重且工作時間短。早期的鋰離子電池高功率性能不及NiCd電池，近來采用LiMn2O4或LiFePO4正極材料的高功率鋰離子電池開始應用於電動工具領域。與以前的Ni—cd電池相比，鋰離子電池體積隻有其三分之一，質量也隻有其一半。使用磷酸鹽正極材料的電池在安全性方麵具有明顯優勢，其600℃以下不會熱失控。納米磷酸鹽正極材料具有更好的安全性能和更高的容量，因此是理想的正極材料。由於這個市場對價格非常敏感，且NiMH電池低溫性能和高功率性能較差，因此Ni—cd電池得到瞭更多的應用。鋰離子電池電動工具的引進者DeWalt和MilwaukeeTool為鋰離子電池的發展提供瞭契機。
　　1．6不間斷電源及靜態儲能
　　不問斷電源市場每年的銷售額為60～100億美元，並且與國民生産總值（GNP）同步增長。市場主要以鉛酸電池為主。鉛酸電池正在由濕式技術緩慢轉變為閥控式技術。閥控式鉛酸電池是密封的，在充電和靜置狀態下不會釋放氫氣和酸性氣體，但是其造價較高。造價更高的袋式Ni—cd電池對閥控電池有很強的競爭力，這種電池有很長的使用壽命，Ni—cd電池使用15年或更長的時間是很正常的。越來越高的環保要求使環境友好的高成本鋰離子電、池對鉛酸電池和Ni～Cd電池形成瞭挑戰。
　　不間斷電源市場是價格敏感型市場，鋰離子電池需要達到0．3美元／w·h纔有可能實現市場滲透，新型的、成本更低的錳和磷酸鹽正極材料電池可以達到這個成本目標。需要說明的是，這個市場領域的幾傢鉛酸電池公司最近已經和鋰離子電池製造商簽訂協議，為其提供電池以進行評估，此現象錶明大多數傳統的鉛酸電池製造商已經在積極轉型中。
　　1．7運輸工具
　　鋰離子電池在運輸工具領域有很好的商機。鋰離子電池在動力電池市場擁有最好的前景，一旦實現應用，鋰離子電池在運輸工具的應用市場將會遠‘遠大於便攜設備市場。segway運輸車已經將NiMH電池換為鋰離子電池。豐田Prius將會在下一代模組設計中將Ni—MH電池改為鋰離子電池。包括淡水湖的救援摩托艇在內，鋰離子電池將進入這個龐大的市場並搭建起自己的平颱。歐洲已經開始禁止在所有湖泊使用汽油摩托艇，美國的一些湖泊也開始禁止汽油摩托艇的使用，駕駛者必須使用電池驅動的摩托艇。這些摩托艇目前使用的是鉛酸電池。在歐洲，更小、更輕便的鋰離子電池在這個領域中已開始應用。
　　2007年，Tesla電動汽車達到瞭200英裏以上的續航裏程，為運輸領域過渡至電池驅動奠定瞭基礎，使用新型正負極體係的鋰離子電池也將替代傳統的鉛酸su（啓動一照明點火）電池用於燃油動力交通工具的啓動申源。
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前言/序言

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