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『簡體書』锂离子电池制造工艺原理与应用

書城自編碼: 3473557
分類:簡體書→大陸圖書→工業技術一般工业技术
作者: 杨绍斌,梁正 编著
國際書號(ISBN): 9787122346094
出版社: 化学工业出版社
出版日期: 2020-02-01

頁數/字數: /
書度/開本: 16开 釘裝: 精装

售價:HK$ 221.8

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編輯推薦:
1.本书是首部系统讨论锂离子电池制造原理及应用方面的国家科学技术学术著作出版基金项目。
2.本书内容全面系统、重点突出,集成反映了国内外的锂离子电池工艺研究及应用领域的新科技成果与相关技术,体现了锂二次电池的当今发展和研究趋势。
3.本书具有很强的实用性与指导性,可供锂离子电池及其相关领域的工程技术人员作为参考书和生产工艺手册使用。
內容簡介:
本书在简述锂离子电池基本原理和基本概念的基础上,首先讨论了多孔电极动力学原理,为锂离子电池电化学性能设计提供理论依据。然后以锂离子电池关键制造工艺为主线,首次系统构筑了制浆、涂布、辊压、分切、装配、焊接和化成等制造工序的工艺原理及应用框架体系,重点讨论了这些制造工序的基本工艺原理、制造设备、工艺调控方法和缺陷预防等内容,为锂离子电池制造及工艺研究提供理论指导。*后介绍了与锂离子电池类似的锂硫电池和类锂离子电池的研究进展。本书内容全面系统、重点突出,集成反映了国内外的锂离子电池工艺研究及应用领域的*科技成果与相关技术,体现了锂二次电池的发展和研究趋势。
本书既可供锂离子电池及其相关领域的工程技术人员作为参考书和生产工艺手册使用,又可供科研机构研究人员、高校教师、研究生和高年级本科生作为参考书和教科书使用。
關於作者:
杨绍斌,辽宁工程技术大学材料科学与工程学院 ,院长,教授,博导,中国金属学会材料科学分会理事,辽宁省纳米材料专业委员会副理事长。1986年大连理工大学化学工程专业本科毕业,1990年大连理工大学煤加工工程专业硕士毕业,从事研究方向为新型炭材料。2000年大连理工大学化学工艺学专业博士毕业,从事锂离子电池炭负极材料研究工作。2000年广东风华高新科技股份有限公司博士后工作站做博士后工作,在锂离子电池分公司从事锂离子电池工艺研究及负极材料开发工作。
承担过钠离子电池负极材料方面的国家自然科学基金项目1项,承担过锂离子电池方面的教育部博士点基金和辽宁省自然科学基金等课题各1项。承担过中国平媒神马集团、肇庆市风华锂电池有限公司、天津铁成电池材料有限公司的负极材料产品开发项目各1项。获得锂离子电池方面专利共计5项。发表相关论文50余篇。
自从1997开始锂离子电池负极材料研究以来,至今已经涉猎锂离子电池方面的研究领域有正极材料、负极材料和导电剂,以及锂离子电池制浆、涂布和装配、安全性能等工艺研究。即有较好的理论积累,也有丰富的现场经验,撰写这本书包含了作者多年研究成果和实践经验的总结。杨绍斌,辽宁工程技术大学材料科学与工程学院 ,院长,教授,博导,中国金属学会材料科学分会理事,辽宁省纳米材料专业委员会副理事长。1986年大连理工大学化学工程专业本科毕业,1990年大连理工大学煤加工工程专业硕士毕业,从事研究方向为新型炭材料。2000年大连理工大学化学工艺学专业博士毕业,从事锂离子电池炭负极材料研究工作。2000年广东风华高新科技股份有限公司博士后工作站做博士后工作,在锂离子电池分公司从事锂离子电池工艺研究及负极材料开发工作。
承担过钠离子电池负极材料方面的国家自然科学基金项目1项,承担过锂离子电池方面的教育部博士点基金和辽宁省自然科学基金等课题各1项。承担过中国平媒神马集团、肇庆市风华锂电池有限公司、天津铁成电池材料有限公司的负极材料产品开发项目各1项。获得锂离子电池方面专利共计5项。发表相关论文50余篇。
自从1997开始锂离子电池负极材料研究以来,至今已经涉猎锂离子电池方面的研究领域有正极材料、负极材料和导电剂,以及锂离子电池制浆、涂布和装配、安全性能等工艺研究。即有较好的理论积累,也有丰富的现场经验,撰写这本书包含了作者多年研究成果和实践经验的总结。
目錄
第1章锂离子电池概述001
1.1锂离子电池电化学原理002
1.1.1化学原理002
1.1.2电池结构及分类003
1.2锂离子电池原材料及制造005
1.3锂离子电池性能006
1.3.1电化学性能006
1.3.2安全性能011
1.4锂离子电池发展历程、特点及应用012
1.4.1锂离子电池发展历程012
1.4.2锂离子电池特点及应用 013
参考文献014
第2章锂离子电池原材料016
2.1锂离子电池正极材料017
2.1.1正极材料简介017
2.1.2钴酸锂018
2.1.3三元材料 020
2.1.4富锂锰基材料022
2.1.5尖晶石型锰酸锂025
2.1.6磷酸铁锂027
2.2锂离子电池负极材料030
2.2.1负极材料简介030
2.2.2石墨材料031
2.2.3无定形炭034
2.2.4钛氧化物材料036
2.2.5SiOxC复合材料037
2.2.6Sn基复合材料039
2.3电解质040
2.3.1电解质简介040
2.3.2液态电解质041
2.3.3半固态电解质凝胶聚合物电解质044
2.3.4固态电解质046
2.4隔膜048
2.4.1隔膜种类和要求048
2.4.2湿法聚烯烃多孔膜050
2.4.3干法聚烯烃多孔膜050
2.4.4无机有机复合膜051
2.5其他材料052
2.5.1导电剂052
2.5.2黏结剂053
2.5.3壳体、集流体和极耳054
参考文献055
第3章锂离子电池多孔电极基础056
3.1多孔电极简介057
3.1.1多孔电极结构057
3.1.2多孔电极分类058
3.2锂离子电池多孔电极动力学058
3.2.1多孔电极过程058
3.2.2多孔电极动力学061
3.2.3多孔电极极化067
3.2.4多孔电极锂离子扩散测量与模拟073
3.3锂离子电池多孔电极电化学性能080
3.3.1多孔电极孔隙结构080
3.3.2多孔电极电化学性能088
3.3.3多孔电极结构稳定性091
3.3.4锂离子电池多孔电极结构设计097
参考文献100
第4章锂离子电池制浆105
4.1概述106
4.2悬浮液颗粒受力[1]106
4.2.1颗粒间作用力107
4.2.2颗粒受到的其他作用力111
4.2.3颗粒间距和粒度对颗粒受力的影响113
4.3静态悬浮液稳定性114
4.3.1沉降方式114
4.3.2稳定悬浮液的判据115
4.4锂离子电池浆料制备原理117
4.4.1粉体润湿117
4.4.2粉体分散119
4.4.3脱气、输送和过滤122
4.5锂离子电池制浆设备124
4.6锂离子电池制浆工艺128
4.6.1浆料体系及要求128
4.6.2制浆工艺步骤130
4.6.3悬浮液分散性和稳定性调控135
4.6.4制浆工艺与极片导电体系146
参考文献150
第5章锂离子电池涂布151
5.1涂布流变学基础152
5.1.1悬浮液分类152
5.1.2剪切与黏度154
5.1.3润湿与流平157
5.2黏度和表面张力调控159
5.2.1黏度调控159
5.2.2表面张力调节165
5.2.3助剂调节167
5.2.4温度调节170
5.2.5制浆工艺调节171
5.3辊涂原理与工艺174
5.3.1辊涂简介174
5.3.2单辊涂布174
5.3.3双辊涂布179
5.3.4三辊涂布187
5.4预定量涂布原理与工艺188
5.4.1坡流涂布原理与工艺188
5.4.2条缝和挤压涂布原理与工艺202
5.4.3涂布弊病及消除212
5.5涂布方法选择214
5.5.1涂布方法214
5.5.2涂布方法选择215
5.6干燥217
5.6.1干燥简介217
5.6.2干燥原理与工艺218
5.6.3干燥时涂膜的流变性质及缺陷预防225
5.6.4干燥设备232
参考文献233
第6章锂离子电池极片辊压236
6.1概述237
6.2粉体基本性质237
6.2.1粒度与形状238
6.2.2群聚集性质241
6.3粉体充填模型和充填密度243
6.3.1理想充填模型243
6.3.2实际粉体充填密度246
6.4实际粉体压缩性能248
6.4.1压缩过程248
6.4.2压缩曲线249
6.4.3充填和压实的调控252
6.5极片辊压原理与工艺254
6.5.1辊压力255
6.5.2厚度控制256
6.5.3伸长率259
6.6辊压极片与电池性能261
6.6.1压实密度对电池性能的影响261
6.6.2电极特性对电池充放电性能的影响266
6.7极片辊压设备269
6.7.1辊压机269
6.7.2附加装置270
6.8极片质量与控制272
6.8.1极片缺陷及控制272
6.8.2收放卷缺陷274
6.8.3极片强韧性274
6.8.4极片黏结性276
参考文献277
第7章锂离子电池极片分切280
7.1极片分切方法281
7.2极片剪切过程282
7.3极片剪切工艺283
7.3.1剪切材料283
7.3.2剪切力284
7.3.3刀盘水平间隙和垂直间隙285
7.3.4剪切速率288
7.3.5张力288
7.4极片分切设备289
7.4.1纵切设备289
7.4.2横切设备291
7.5激光分切292
7.5.1激光分切简介292
7.5.2激光分切工艺295
7.6极片分切缺陷及其影响298
7.6.1分切缺陷298
7.6.2分切缺陷的影响300
参考文献301
第8章锂离子电池配装303
8.1电极卷绕和叠片304
8.1.1卷绕和叠片工艺304
8.1.2卷绕和叠片设备308
8.2锂离子电池组装312
8.2.1组装工艺312
8.2.2组装设备315
8.3锂离子电池装配质量检验319
参考文献320
第9章锂离子电池焊接321
9.1焊接概述322
9.2锂离子电池激光焊接325
9.2.1激光焊接原理325
9.2.2激光焊接设备326
9.2.3脉冲激光缝焊329
9.2.4脉冲激光点焊333
9.2.5激光焊接性334
9.2.6焊接检验及缺陷预防335
9.2.7激光焊接防护337
9.3锂离子电池超声波点焊接337
9.3.1超声焊接原理及特点337
9.3.2超声焊接设备339
9.3.3超声波点焊工艺341
9.3.4超声焊焊接性348
9.3.5缺陷及预防353
9.4锂离子电池电阻点焊354
9.4.1电阻点焊原理及特点354
9.4.2点焊设备356
9.4.3电阻点焊工艺357
9.4.4常用材料焊接性363
9.4.5缺陷及预防365
9.5锂离子电池塑料热封装368
9.5.1热封装原理与设备368
9.5.2热封工艺369
参考文献371
第10章锂离子电池化成373
10.1锂离子电池化成原理374
10.1.1化成反应374
10.1.2固体产物及SEI膜375
10.1.3气体产物与水分379
10.1.4极片的膨胀383
10.2锂离子电池化成工艺及设备387
10.2.1注液工艺及设备387
10.2.2化成工艺及设备391
10.2.3老化工艺及设备395
10.3锂离子电池制造水分控制396
10.3.1水分控制工艺396
10.3.2水分控制设备398
10.4锂离子电池分容分选399
参考文献403
第11章动力锂离子电池407
11.1概述408
11.1.1动力电池简介408
11.1.2电动汽车动力电池410
11.2单体动力锂离子电池电性能412
11.2.1原材料与电性能412
11.2.2电池结构与电性能414
11.3单体动力锂离子电池安全性414
11.3.1热失控及安全性能414
11.3.2电池结构与安全性能416
11.3.3设备工艺与安全性能417
11.3.4原材料与安全性能419
11.4单体动力锂离子电池一致性420
11.4.1电池一致性指标421
11.4.2电池一致性影响因素423
11.4.3筛选指标与一致性424
11.4.4一致性与电池组性能425
11.5动力锂离子电池组管理428
11.5.1电池组管理系统简介428
11.5.2电池状态评估429
11.5.3电池充放电及均衡控制433
11.5.4电池组温度控制436
11.6动力锂离子电池组安全技术439
11.6.1安全技术439
11.6.2安全性能检测440
参考文献441
第12章锂硫电池和类锂离子电池443
12.1锂硫电池444
12.1.1反应原理及特点444
12.1.2正极材料446
12.1.3负极材料461
12.1.4电解质465
12.2钠离子电池469
12.2.1反应原理及特点469
12.2.2正极材料470
12.2.3负极材料475
12.3镁离子电池和铝离子电池488
12.3.1镁离子电池488
12.3.2铝离子电池489
参考文献491
內容試閱
20世纪80年代首次提出锂离子电池的概念,其后索尼公司于1991年成功推出了第一个商用锂离子电池产品,标志着锂离子电池大规模产业化的开始。锂离子电池在手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电器中得到广泛应用,一跃成为发展速度最快和销量最大的二次电池体系。
尤其是在全球可持续发展越来越受到人们重视的今天,新能源汽车产业快速发展,锂离子电池的发展也随之加速。美国前能源部长Steven Chu曾指出:温室效应存在一个非线性的气候引爆点,留给人们的治理时间远没有预期的长。目前,发达国家已经或正在制定燃油车禁售时间表,开发新能源汽车是实现可持续发展的必然要求。锂离子电池由于能量密度高、循环寿命长等优点,成为当今市场上电动汽车应用最广泛的电池体系。随着电动汽车的迅速扩张,锂离子电池在国民经济中的比重和社会发展中的战略地位会越来越重要。
本书在介绍锂离子电池基本原理和基本概念的基础上,首先讨论了多孔电极动力学原理。然后以锂离子电池关键制造工艺为主线,首次系统构筑了制浆、涂布、辊压、分切、装配、焊接和化成等制造工序的工艺原理及应用框架体系,重点讨论了这些制造工序的基本工艺原理、制造设备、工艺调控方法和缺陷预防等内容。最后介绍了与锂离子电池类似的锂硫电池和类锂离子电池的研究进展。
锂离子电池性能和质量的提高一直依赖于材料、工艺和装备的理论研究和技术进步,目前关于锂离子电池原材料的专著已经出版多部,但至今还未见到全面系统讨论锂离子电池制造工艺方面的著作出版。本书集成反映了国内外的锂离子电池工艺研究及应用领域的最新科技成果与相关技术,给出了工艺研究方面的大量基础科学数据,同时包含了作者多年研究成果和实践经验。本书的出版期望有助于推动锂离子电池新工艺、新设备的研发,对提高我国锂离子电池产业的整体技术水平和国际竞争力有所裨益。
本书由我和梁正进行统稿,沈丁参与了部分撰写工作和实验工作。我于1997年在大连理工大学攻读博士学位期间就开始了锂离子电池负极材料的研究工作,随后在广东风华高新科技股份有限公司做博士后期间,进行了锂离子电池工艺和负极材料的产品研发工作。2004年出站以后就一直想撰写一部关于锂离子电池生产工艺方面的书,在这期间,专攻锂离子电池新型电极材料研发的斯坦福大学的梁正博士,与我志同道合,愿将国际最前沿的锂离子电池科研进展和研发思路供我参考,与我分享。我们决定共同撰写本书。由于锂离子电池的生产工艺包括多个工序,跨越多个学科,相关理论研究和基础科学数据分散,撰写难度较大,经过十多年的积累和编写,今天终于成稿并与读者见面。
本书得到了国家科学技术学术著作出版基金的资助,特别感谢中国科学院成会明院士、中国工程院温蕴博院士和衣宝廉院士对本书申报的推荐!特别感谢化学工业出版社的编辑给予的帮助和支持!感谢所有对本书撰写做出贡献的人们!
限于作者的知识和能力,疏漏与不足之处在所难免,敬请同行和读者不吝赐教。
杨绍斌
2019年8月

 

 

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