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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(nèi)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(fā)展趨勢。并重點評述了將鋰離子電池應用于消費電子、電動汽車以及大型固定應用中時，如何實現(xiàn)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，并對鋰離子電池未來可用性以及發(fā)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(yè)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(yè)、材料相關專業(yè)等本科生以及研究生的教材。

鋰離子電池的研究始于20世紀80年代，商業(yè)化的鋰離子電池出現(xiàn)于1991年。早的鋰離子電池大部分技術發(fā)展側(cè)重于便攜電子設備，之后制備出的電池性能便傾向于滿足大中型設備，如電動汽車和儲能系統(tǒng)(第1章)。的確，正是由于新型電極材料如鈦酸鋰的使用，才使得鋰離子電池可以滿足上述提及應用中所需要的大倍率(到6C)充放電的要求(第3章)。納米結(jié)構(gòu)使得鈦酸鹽以及磷酸鐵鋰等廉價但電導率較低的材料得以運用在鋰離子電池體系中，并得到商業(yè)化。同時，納米結(jié)構(gòu)也擴展到了碳以及碳基納米復合物材料的研究上(第4章)。
當然，鋰離子電池更多的商業(yè)化應用不僅取決于它們的性能，也同樣受到價格的影響。第6章主要介紹了鋰離子電池生產(chǎn)過程價格產(chǎn)生的來源，降低它們的途徑以及未來鋰離子電池會降低到何種程度，并提出了一個可以直接統(tǒng)計電池生產(chǎn)成本的模型，采用該模型可以模擬出電池關鍵部分的價格細節(jié)，為電動汽車選用電池時提供一個特別的參考。
雖然受到價格以及使用范圍等因素的影響，汽車電動化的過程卻從未間斷。第7章介紹了驅(qū)使汽車電動化的相關管理以及市場趨勢，并涉及混合動力以及電動汽車用鋰離子電池設計上的考慮因素，同時也分析了鋰離子電池的測試要求及其工業(yè)標準發(fā)展現(xiàn)狀。Voltec汽車如雪佛蘭·沃蘭達，歐寶·安培拉(第8章)具有續(xù)航里程長的特點：它們在車輛負載電池能量充足時可作為電動汽車使用，一旦電池能量耗盡，內(nèi)燃機便充當能量轉(zhuǎn)換器驅(qū)使汽車繼續(xù)前行。
第9章介紹了先進的鋰離子電池在不同的公共汽車中應用的概況，主要討論了電池安全性、價格、可靠性、實用性以及相關維護問題。本章也提及了鋰離子電池在公共汽車中大規(guī)模應用的經(jīng)驗總結(jié)以及面臨的挑戰(zhàn)，并陳述了未來鋰離子電池性能方面的改進、預測，以及在電池與汽車整合應用時遺留的挑戰(zhàn)。而在第10章中，幾乎總結(jié)了目前市面上所有的或即將商業(yè)化的混合動力以及純電動汽車的性能特點，在汽車分類上，主要考慮了其動力系統(tǒng)電動化的程度。
基于太陽能、風能等可再生能源需要在不同的時間段內(nèi)進行儲存，從幾秒到幾個月不等。如第13章所述，鋰離子電池技術特別適合應用在這項領域，并可以作為分散光伏電池系統(tǒng)解決辦法，本章也展示了相關的模擬研究結(jié)果。
從21世紀初期開始，大型的鋰離子電池也開始應用于地球衛(wèi)星中(第14章)，鋰離子電池使火箭和衛(wèi)星在質(zhì)量和使用壽命上都頗為受益。
大中型鋰離子電池需要的電池管理系統(tǒng)(BMS)的相關內(nèi)容也在第15章中有所體現(xiàn)，在該章中，對比了不同BMS的結(jié)構(gòu)以及它們針對不同電池系統(tǒng)型號所體現(xiàn)的優(yōu)勢。
當鋰離子電池被組裝進電池組時，可以設置電子選項，這一點將在第16章進行討論。測試、監(jiān)控、計算、通信和控制等功能不僅可以應用于智能手機所用的單體電池，也適用于千瓦時級的大型電池堆。針對攝像機和手機，一些用于監(jiān)控和控制功能的簡單的、安全可靠的組件被首次開發(fā)出來。而在筆記本電腦和手提電腦中，則可以安裝一些更為先進的耗能裝置，這些裝置具有測量、通信以及計算等功能。近，適用于電動工具和電動自行車的大電流裝備也越來越普遍。而適用于電動汽車以及混合動力汽車的高電壓系統(tǒng)的組件也被開發(fā)出來。
本書也特別關注電池安全問題。商業(yè)化的鋰離子電池通常應用于動力便攜設備，但是它們也能夠組裝成大型電池組應用于地面上的(電動汽車)，空中的甚至水下的設備上。第17章提供了有關商業(yè)化的鋰離子電池安全性的測試數(shù)據(jù)，并提出了一些當電池應用于大型電池結(jié)構(gòu)中時，有關安全設計上的建議。第18章主要從電池單體以及系統(tǒng)層面關注鋰離子電池安全問題，并用實際測試數(shù)據(jù)解釋了電池在濫用條件下的耐受測試。此外，鋰離子電池發(fā)生的內(nèi)部短路問題以及鋰沉積問題及其對應的電池失效機理也在本章進行了討論。第19章中展示了目前電池組件的安全水平，也列出了一些尚未商業(yè)化電池的測試結(jié)果，這些電池在沒有BMS輔助的條件下通過了所有的安全測試。
本書同樣提到了鋰離子電池對環(huán)境的影響以及它們的回收問題。第21章主要針對動力鋰離子電池生產(chǎn)對環(huán)境的影響，并討論了如何通過回收來減弱這一影響。對回收的材料(正極、鋁、銅)進行重新使用可以大大減少能量損耗的生命周期，高可達50%。是否存在足夠的鋰資源以供鋰離子電池生產(chǎn)使用以及電池回收能增加未來鋰儲量幾成等這些問題，都在第22章有所討論。一份研究鋰儲量與需求的報告顯示：即使從能源政策的角度預測，近些年來也并不存在鋰缺乏的問題。但是一旦過了2050年，這種情況就會改變。屆時一些局勢穩(wěn)定國家的容易開采的鋰儲量將會大幅下降。
在第23章中，將會展示電池組件的價格，也會討論回收所涉及的經(jīng)濟、環(huán)境以及管理方面的問題。此外，歐洲以及美國的幾大回收企業(yè)所針對鋰離子電池回收采用的技術也會在這一章討論到。
隨著應用在汽車上的大型鋰離子電池價格從2015年的大約250美元或者更高在十年內(nèi)進一步降低到180～200美元內(nèi)，在容量更高的電池材料且電池生產(chǎn)技術進步的驅(qū)動下，電池生產(chǎn)商以及材料加工商的利潤也能實現(xiàn)有限的增長。更高利潤的壓力、對產(chǎn)品研發(fā)的需求和生產(chǎn)過程的創(chuàng)新，會使得鋰離子電池工業(yè)在未來迎來大規(guī)模的整合(第24章)。

Gianfranco Pistoia
于意大利羅馬
Gianfranco.pistoia0@alice.it

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