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鋰離子電池技術：研究進展與應用
為了解決車體包膜價格 的問題，作者（伊）詹弗蘭科·皮斯托亞 這樣論述：
本書共有25章，涵蓋了從材料到應用，再到回收等鋰離子電池相關的全部內容。書中詳細介紹了鋰離子電池正負極材料、電解液以及功能添加劑、隔膜等相關組件的研究背景，以及近些年來的研究進展和發展趨勢。並重點評述了將鋰離子電池應用於消費電子、電動汽車以及大型固定應用中時，如何實現不同的性能以及電子選項要求。本書還從原理上詳細分析了鋰離子電池的安全性以及回收等問題，並對鋰離子電池未來可用性以及發展趨勢進行了評估和說明。本書可作為鋰離子電池相關企業以及高校、科研院所相關科研人員的參考書籍，亦可作為新能源相關專業、材料相關專業等本科生以及研究生的教材。 第1章鋰離子電池的發展現狀以及最 新技
術趨勢0011.1概述0011.2實用型鋰離子電池的開發歷程0021.3陰極材料的發展現狀0041.3.1陰極材料的發展歷史0041.3.2陰極材料的最 新技術趨勢0051.3.3陰極材料的最新研究進展0051.4陽極材料發展現狀0071.4.1陽極材料的發展史0071.4.2陽極材料的最新研究進展0081.5電解液的發展現狀0091.5.1電解液的發展歷史0091.5.2電解液的最新研究進展0091.6隔膜技術0101.6.1隔膜制造方法及特征0101.6.2隔膜最新研究進展0121.7結論013參考文獻013第2章鋰離子電池的過去、現在與未來：新技術能否開啟新局面？0152.1概述0152
.2鋰離子電池是如何誕生的？0152.3消費者們期許的鋰離子電池性能0172.4鋰離子電池的性能改進0182.4.1錫基陽極0182.4.2硅基陽極0192.4.3鈦基陽極0192.4.4凝膠聚合物電解質鋰離子電池0202.4.5以LiFePO4為陰極的鋰離子電池0232.5新電池技術能否為鋰離子電池開啟新篇章？0242.5.1富鋰陰極0242.5.2有機陰極材料0242.5.3陶瓷包覆隔膜0262.6結論027參考文獻027第3章鋰離子電池和模塊快速充電（最高到6C）的電熱響應以及循環壽命測試0293.1概述0293.2基本注意事項和考慮要點0293.2.1快速充電意味着什麼？0293.2.
2快速充電功率要求0303.2.3對所有電池體系充電的一般方法0303.3不同鋰電池材料的快速充電特征0313.450A•h LTO電芯及模塊的快速充電測試0333.4.1電芯測試0333.4.2模塊測試036參考文獻040第4章鋰離子電池納米電極材料0414.1前言0414.2基於脫嵌機理的電極材料的納米效應0414.3正極納米結構磷酸金屬鋰材料0444.4負極鈦基納米材料0454.5轉換電極0464.6負極鋰合金0494.7納米結構碳用作負極活性材料0504.8碳基納米復合材料0534.9結論054參考文獻054第5章未來電動汽車和混合電動汽車體系對電池的要求及其潛在新功能0605.1概述
0605.2電池的功率性能分析0615.3汽車的基本性能設計0635.4熱分析和設計0655.5建立電池組體系0655.6鋰離子電池的高功率性能066參考文獻068第6章電動汽車電池制造成本0696.1概述0696.2性能與成本模型0706.2.1電芯和電池組設計類型0706.2.2性能建模0716.2.3成本建模0736.3影響價格的電池參數0756.3.1功率和能量0756.3.2電池化學成分0776.3.3電極厚度的限制0796.3.4可用荷電狀態以及使用壽命的相關注意事項0806.3.5電芯容量?並聯電芯結構0826.3.6電池組集成組件0826.4價格評估上的不確定性0836.4.1
材料和固定設備0846.4.2電極厚度0846.4.3電芯容量0846.4.4不確定性計算示例0856.5生產規模的影響0856.6展望086參考文獻087第7章電動汽車用鋰離子電池組0897.1概述0897.2鋰離子電池設計考慮的因素0907.3可充電能源儲存系統0927.3.1鋰離子電池單體電池0927.3.2機械結構0947.3.3電池管理系統和電子組件0957.3.4熱管理系統0977.4測試與分析0997.4.1分析工具1007.4.2標准化1007.5電動汽車可充電儲能系統的應用1007.5.1尼桑聆風（Nissan Leaf）1017.5.2雪佛蘭沃藍達（Chevrolet Vo
lt）1017.5.3福特福克斯（Ford Focus）BEV1027.5.4豐田普瑞斯PHEV1027.5.5三菱「I」1037.6結論103參考文獻104第8章Voltec系統——儲能以及電力推動1058.1概述1058.2電動汽車簡史1058.3增程序電動汽車1098.4Voltec推動系統1128.5Voltec驅動單元以及汽車運行模式1148.5.1驅動單元運行1148.5.2司機選擇模式1158.6電池經營策略1168.7開發及生效過程1188.8汽車場地經驗1198.9總結121參考文獻123第9章鋰離子電池應用於公共汽車：發展及展望1249.1概述1249.1.1背景和范圍12
49.1.2電力驅動在公交汽車中的配置趨勢1249.2在電力驅動公交汽車中整合鋰離子電池1269.3基於LIB充電儲能系統（RESS）的HEB／EB公共汽車1289.3.1使用鋰離子電池的公共汽車綜述1289.3.2FTA先進公共汽車示范與配置項目1329.4經驗積累、進展以及展望1359.4.1案例研究以及從LIB公共汽車運行中學習到的安全經驗1359.4.2LIB用於公共汽車市場：預測和展望136參考文獻140第10章采用鋰離子電池的電動汽車和混合電動汽車14410.1概述14410.1.1鋰離子電池的革新14410.1.2電動汽車分類14410.2HEVs14710.2.1奧迪O5混合電
動汽車（全混HEV）14710.2.2寶馬ActiveHybrid 3（全混HEV）14710.2.3寶馬ActiveHybrid 5（全混HEV）14710.2.4寶馬ActiveHybrid 7（輕混合EV）14810.2.5寶馬Concept Active Tourer（PHEV）14910.2.6寶馬i8（PHEV）15010.2.7本田（謳歌）NSX（PHEV）15110.2.8英菲尼迪EMERG?E（EREV）15110.2.9英菲尼迪M35h（全混EV）15210.2.10奔馳S400混動（輕混EV）15210.2.11奔馳E300 Blue TECHYBRID（全混EV）153
10.2.12奔馳Vision S500插電式混合電動汽車（PHEV）15310.2.13豐田Prius插電混合電動汽車（PHEV）15410.2.14豐田Prius+（全混EV）15510.2.15沃爾沃V60插電混合電動汽車（PHEV）15510.3BEVs和EREVs15710.3.1比亞迪e6（BEV）15710.3.2寶馬ActiveE（BEV）15710.3.3寶馬i3（EV&也可作為EREV）15810.3.4雪佛蘭Spark EV 2014（BEV）15810.3.5雪佛蘭Volt（EREV）15910.3.6雪鐵龍C—Zero（BEV）16010.3.7雪鐵龍電動Berlin
go（BEV）16010.3.8菲亞特500e（BEV）16210.3.9福特Focus EV（BEV）16210.3.10本田FIT EV（BEV）16210.3.11英菲尼迪LE概念車（BEV）16310.3.12Mini E（BEV）16410.3.13三菱i—MiEV（BEV）16410.3.14尼桑e—NV200（BEV）16410.3.15尼桑Leaf（BEV）16510.3.16歐寶Ampera（EREV）16510.3.17標致iOn（BEV）16510.3.18雷諾Fluence Z.E.（BEV）16710.3.19雷諾Kangoo Z.E.（BEV）16710.3.20雷
諾Zoe Z.E.（BEV）16810.3.21Smart Fortwo電動車（BEV）16810.3.22Smart ED Brabus（BEV）16910.3.23Smart Fortwo Rinspeed Dock+Go（BEV或EREV）16910.3.24特斯拉Roadster（BEV）16910.3.25豐田eQ（BEV）17010.3.26沃爾沃C30（BEV）17110.3.27Zic kandi（BEV）17110.4電動微型汽車17210.4.1Belumbury Dany（重型四輪）17210.4.2雷諾Twizy（輕型和重型四輪車）17210.4.3Tazzari Ze
ro（重型四輪車）17310.5城市運輸車輛新概念17310.5.1奧迪Urban Concept17310.5.2歐寶Rak—E17410.5.3PSAVELV17410.5.4大眾Nils17510.6結論175第11章PHEV電池設計面臨的挑戰以及電熱模型的機遇17711.1概述17711.2理論17811.3設置描述17911.4提取模型參數18011.4.1熱對流18011.4.2熱阻18311.4.3熱容18411.5結果和討論18511.5.1校准開發的模型18511.5.2確定開發的模型18811.5.3傳熱系數變化18911.6結論190附錄190參考文獻191第12章電動汽
車用固態鋰離子電池19412.1概述19412.1.1汽車發展環境19412.1.2汽車用可充電電池19412.1.3電動汽車和混合電動汽車的發展趨勢和相關問題19512.1.4對電動汽車用新型鋰離子電池的期望19612.2全固態鋰離子電池19612.2.1全固態鋰離子電池的優點19612.2.2Li+導電固態電解液19712.2.3全固態鋰離子電池的問題19912.2.4總結20512.3結論205參考文獻206第13章可再生能源儲能以及電網備用鋰離子電池20713.1概述20713.2應用20713.2.1與PV系統共享的住宅區電池儲能20713.2.2分布式電網中的季度電池儲能21013
.3系統概念和拓撲結構21213.3.1交流耦合PV電池系統21313.3.2直流耦合PV電池系統21313.4組件和需求21513.4.1電池系統21513.4.2電力電子21513.4.3能源管理系統21513.4.4通信設施21613.5結論217參考文獻217第14章衛星鋰離子電池21914.1概述21914.2衛星任務21914.2.1GEO衛星22014.2.2LEO衛星22114.2.3MEO／HEO衛星（中地球軌道或者高地球軌道）22214.3衛星用鋰離子電池22314.3.1主要產品規格22414.3.2資格鑒定計划22614.4衛星電池技術和供應商22814.4.1ABSL
22814.4.2三菱電氣公司23014.4.3Quallion公司23214.4.4Saft23714.5結論241參考文獻242第15章鋰離子電池管理24415.1概述24415.2電池組管理的結構和選擇24515.3電池管理功能24615.3.1性能管理24615.3.2保護功能24715.3.3輔助功能24815.3.4診斷功能24815.3.5通信功能24815.4電荷狀態控制器24815.4.1基於電壓估算SoC值24815.4.2基於電流估算SoC值（安時積分法）24915.4.3聯合基於電流與基於電壓的方法24915.4.4根據阻抗測試來估算SoC值25115.4.5基於模型的
方法251參考文獻253第16章鋰離子電池組電子選項25516.1概述25516.2基本功能25516.3監控25616.4測量25716.5計算25816.6通信25916.7控制26016.8單電芯鋰離子電池設備（3.6V）26116.8.1手機、平板電腦、音樂播放器和耳機26116.8.2工業、醫療及商業設備26316.9雙電芯串聯電池設備（7.2V）26316.9.1平板電腦、上網本和小型筆記本電腦26316.9.2車載電台、工業、醫療和商業設備26316.103～4個電芯串聯電池設備（一般10.8～14.4V）26416.10.1筆記本電腦26416.10.2工業、醫療和商業設備26
416.115～10電芯串聯電池設備26516.11.1電動工具、草坪和花園工具26516.11.2汽車SLI電池26616.1210～20電芯串聯電池26716.12.1電動自行車26816.12.248V通信系統及不間斷電源26816.13超大陣列電池系統26916.13.1汽車：混合動力及插電式混合動力汽車27016.13.2汽車：純電動汽車27016.13.3電網儲能和穩定系統27016.14結論270參考文獻271第17章商業鋰離子電池的安全性27217.1概述27217.2便攜式設備用商業鋰電池組27317.3商業鋰離子電池的局限性27317.4商業鋰離子電池的質量控制28117.
5商業鋰離子電池的安全認證過程28217.6結論284參考文獻285第18章鋰離子電池安全性28718.1概述28718.2系統層面的安全性28818.3電芯層面的安全性29018.4濫用耐受測試29118.4.1熱失控耐受以及熱穩定性測試29118.4.2電濫用耐受測試29218.4.3機械濫用耐受測試29318.4.4對可控內部短路測試的需求29418.5內部短路和熱失控29718.6大型電池及其安全性30118.7鋰沉積302參考文獻304第19章鋰離子電池組件及它們對大功率電池安全性的影響30619.1概述30619.2電解液30719.2.1控制SEI膜30719.2.2鋰鹽的安全問
題30819.2.3針對過充的保護措施30919.2.4阻燃劑30919.3隔膜31119.4陰極的熱穩定性31219.5Li4Ti5O12／LiFePO4：最 安全、最強大的組合31419.6其他影響安全性的參數31619.6.1設計31619.6.2電極工程31619.6.3電流限制自動復位裝置31719.7結束語317參考文獻318第20章鋰離子電池材料的熱穩定性32420.1概述32420.2電池安全的基本考慮32420.3電解液被負極化學還原32520.3.1石墨電極32520.3.2硅／鋰合金32720.4電解液的熱分解32820.4.1LiPF6／碳酸烷基酯混合溶劑電解液3282
0.4.2LiPF6／二氟乙酸甲酯電解液33020.5電解液在正極的氧化反應33320.5.1LiCoO233320.5.2FeF333420.6濫用測試的安全評估33520.6.1安全設備33620.7總結337參考文獻337第21章鋰離子電池的環境影響33921.1概述33921.2鋰離子電池回收的益處33921.3鋰離子電池環境影響34021.3.1電池組成34121.3.2電池材料供應鏈34221.3.3電池裝配34421.3.4電池對電動車輛生命周期環境影響的貢獻34521.4鋰離子電池回收技術概述及分析34721.4.1高溫冶金回收過程34721.4.2BIT回收過程34921.4
.3中間物理回收過程35021.4.4直接物理回收過程35121.4.5回收過程分析35121.5影響回收的因素35421.6總結355參考文獻356第22章回收動力電池作為未來可用鋰資源的機會與挑戰35822.1資源危機35822.2鋰儲備和鋰資源的地理分布36122.2.1鋰資源概述36122.2.2鋰儲量分布的特征36222.3未來電力汽車對鋰需求的影響36422.4目前不同研究中采用的回收額度綜述36622.5不同回收額度對鋰可用性的影響36822.6結論370參考文獻370第23章生產商、材料以及回收技術37423.1鋰離子電池生產商37423.1.1公司概述37423.2電池生產的
材料以及成本37823.3回收38023.3.1電池回收方面的法律條款、經濟和環境友好原則38023.3.2可充電電池回收過程38123.3.3一些電池回收的工業方法38223.3.4電池回收總述386參考文獻387第24章鋰離子電池產業鏈——現狀、趨勢以及影響38924.1概述38924.2鋰離子電池市場38924.3電池和材料生產過程39024.3.1當前成本結構39124.3.2中期成本結構以及利潤率39424.3.3長期成本結構（2015～2020年）39524.4產業鏈結構以及預期改變39624.4.1陰極和其他材料39624.4.2電池生產397參考文獻398第25章鋰離子電池熱力
學39925.1概述39925.2熱力學測量：程序和儀器40025.3老化前的熱力學數據：評估電池成分40125.4過充電池的熱力學40225.4.1概述40225.4.2過充老化方法40325.4.3放電特征40325.4.4OCP曲線40425.4.5熵和焓曲線40425.5熱老化電池的熱力學40825.5.1概述40825.5.2熱老化方法40825.5.3放電特征40825.5.4OCP曲線41025.5.5熵及焓曲線41025.6長時循環電池的熱力學41525.6.1概述41525.6.2老化方法41525.6.3放電特性41525.6.4OCP曲線41625.6.5熵及焓曲線416
25.7熱力學記憶效應42025.8結論422參考文獻424索引427
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電動汽車用鋰離子二次電池
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為了解決車體包膜價格 的問題，作者其魯 等 這樣論述：
本書針對當今節能和環保研究開發領域中最前沿的課題之一，即電動汽車用動力鋰離子二次電池的研究和關鍵應用技術的開發，以過去十多年中積累的第一手實驗數據為素材，在經過細致分析和歸納整理的基礎上進行了系統和詳細的描述。 本書共分4章，第1章以較大篇幅用化學和材料學方法討論了各種電池材料的合成及其物理化學性質的測試和評價；第2章是多種動力電池的制作與電池的安全性和電化學性能等的研究與分析；第3章以動力電池的應用實例為主討論了電池和BMS及充放電部件之間的關系和控制等，也包括了對2008年北京奧運會核心區進行了24小時服務的五十輛公交車用電池能源系統運行情況的分析。本書最後一章的內容是關于鋰離子
二次動力電池及其構成材料的分析方法和回收。 本書適合從事鋰離子電池研究、開發和生產的企業、高等院校相關專業教師和學生使用。 序 前言 第1章 動力鋰離子二次電池材料 1.1 層狀岩鹽結構正極材料 1.2 尖晶石結構錳酸鋰正極材料 1.3 天然石墨負極材料 1.4 非石墨類負極材料 1.5 電解質溶液 1.6 隔膜 參考文獻 第2章 動力鋰離子二次電池 2.1 選擇動力鋰離子電池的正負極材料 2.2 純電動車用高能量動力電池 2.3 輕型電動車用動力鋰離子二次電池 2.4 混合動力車用高功率鋰
離子二次電池 2.5 電動工具用高功率鋰離子二次電池 參考文獻 第3章 動力鋰離子電池能源系統及其應用 3.1 電動汽車用動力鋰電池能源系統介紹 3.2 盟固利首輛電動車及其動力鋰電池能源系統 3.3 電動轎車及其鋰離子電池能源系統 3.4 2008年北京奧運會零排放公交車用動力鋰電池系統 3.5 其他車載鋰離子電池能源系統 3.6 動力鋰離子電池在儲藏自然能源發電和電網調峰等方面可能的應用 參考文獻 第4章 動力鋰電池的分析測試與回收利用技術 4.1 電池材料物理化學性能的測試分析 4.2 動力鋰離子二次電池的安全性評價
4.3 動力鋰離子二次電池電化學性能的測試評價 4.4 鋰離子電池的回收技術與方法 參考文獻 附錄一 中華人民共和國國家標準（GB/T 20252—2006） 附錄二 中華人民共和國有色金屬行業標準（YS/T 677—2008） （一） 該書以獨特的題材，引領我細致地瀏覽了一座現代化的鋰離子動力電池生產工廠，使讀者對中信國安盟固利產品的特色有了較深的了解。作者在書中圍繞生產技術對盟固利的大量研究成果首次做了全面的披露，不僅證明盟固利的產品生產工藝已經成熟，產品在幾年間經受住了市場的考驗，而且向同行們做了全面的技術交流。無疑，這對推動錳酸
鋰正極材料及大功率、高容量電池的生產將起到積極的作用，對迅速提升我國在動力型鋰離子電池生產的主導地位有重要的意義。 自2007年以來，用錳酸鋰正極材料制成的大功率高容量鋰離子電池裝配的純電動大型公交車已在實驗場地及北京市區的121路運行了200多萬公里，並通過了交通部公路科學研究所公路試驗中心對電動汽車按國內規定進行的嚴格的安全性檢驗。據此2008年北京奧運會選中了盟固利公司生產的錳酸鋰動力電池，裝配成五十余部純電動大型公交車用于奧運會供各國運動員乘用。這本身不僅從一方面兌現了中國政府關于綠色奧運和科技奧運的承諾，也是對該動力電池的安全性、可靠性及電池壽命的認定。 連續5年
多次嚴格的檢測，使我們確認以錳酸鋰為正極材料的動力鋰離子電池的運行安全性是有保障的。 眾所周知，生產尖晶石錳酸鋰的原材料為二氧化錳（或錳的其他鹽類）與氫氧化鋰（或碳酸鋰），欲使固體原料之間充分均勻混合，使之達到分子尺度水平的程度是極為困難的。傳統方法是將反應物質充分機械攪拌混合，然後在高溫下處理一段時間後取出，經粉碎後再進行高溫處理，這樣做無疑使得生產過程復雜化。 傳統的固相、液相和其他方法都存在固有的局限性，或是不能得到理想的尖晶石結構錳酸鋰，或是難于實現規模化生產。作者發明的高效節能合成方法即液相含浸法（liquate impregration method），突破了傳
統合成復合金屬氧化物的思路，使反應物在常溫下就可達到類分子水平的混合，並大大縮短了高溫合成的時間，其工藝簡單，顯著降低了能耗。與之相應的反應裝置采用了先進的控制系統，可連續生產，故使尖晶石型錳酸鋰形成了工業化規模生產。 該書還就液相含浸法與其他合成方法生產的正極材料做了系統的比較，諸如產物的振實密度、比表面積、比容量、高低溫循環性能、生產過程的能耗及生產周期等。重要的是用該法生產出的正極材料的電化學性能、循環壽命、高溫穩定性及安全性極佳。 作者發明的這一新合成方法是對鋰離子電池產業的一大貢獻。 此外該書還就鋰離子二次電池的其他正極材料、負極材料以及動力電池的特點、
生產和應用做了全面的介紹。該書的信息量大，對電池的前沿工作及國內外的進展均給予了認真的、切實的介紹，是一本很值得細讀的好書。 我深信該書的出版會對動力電池領域的科研與生產起到積極的推動作用。 （二） 電動汽車的概念及意義在今天有著特殊的內涵。首先，電動汽車的自載電源真正進入了市場，標志著電池能源技術的進步達到了一個新的階段，這是人們向這個目標追求了近八十年才達到的。此外，面對石油緊缺、能源危機，機動車自載電源的模式使得人類對石油的依賴狀況取得了重要的突破，機動車能源的多樣化有了實現的可能（水力、風能、太陽能、潮汐能等通過能量轉換，均可對電源進行充電）。同時，人們近半
個世紀一直倡導的使用綠色能源、減少和消滅機動車運行時對環境造成污染的理想也具備了實現的可能。 什麼樣的電源才能使電動汽車真的運轉起來呢？必須滿足以下幾個條仵。 第一，作為電源的二次電池容量要高、重量要輕。如果一輛汽車搭載的電池總重量已經很大，那麼它的有效負荷空間就不大了，電池所做的功大部分被車體及電池總重所消耗，就沒有商業及實用意義。 第二，能源的壽命要長。電池的使用周期愈長，表明更新速度愈慢，平均單位年度用于更新電池的資金就低，也就是降低了運行成本。 第三，電池可長時間的工作在高放電電流強度下。無論是小汽車或是大公共汽車，在有負荷時要保持高速運行，電池
就必須工作在大放電電流密度的狀態下，此時電池必須保持正常工作，不能出現任何問題。 第四，電池的熱穩定性要好。如上面談到的電池工作在高放電電流強度下，由于電池內阻的存在，自然要發熱（焦耳熱），這時要求電池的內容物不燃、不爆，保證絕對安全。 最後一點就是電池價格要便宜。當用戶自己投資購買電池時，他首先要計算在電池可使用周期內，汽車自身、電池及每天的電費消耗之總和，是否優于內燃機汽車的購車及燃油消耗之總和。若電動汽車可節約開支，則這個差值越大，電動汽車市場的佔有率就會越高。如果國家在公益事業費用中，把用于治理大氣污染和進行環境保護的部分資金，用于政策性支持電動汽車的發展，或由國家
電力機構出資購買電池，租貨給電動汽車的用戶，則既可大大提高電池的使用率，又可大大降低電動汽車購買者的經濟負擔。就目前和長遠來講，這未嘗不是一條可行之路。 只有滿足以上各點要求，才能出現電動汽車市場的繁榮。 ……