本書主要是關(guān)于鋰離子電池正極、負(fù)極材料和電解液的合成、改性與應(yīng)用。全書共4章,包括緒論、鋰離子電池正極材料、鋰離子電池負(fù)極材料、鋰離子電池電解液。
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鋰離子電池具有能量密度高、輸出電壓高、使用壽命長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境友好等不可比擬的優(yōu)勢(shì),在電子信息、新能源及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域發(fā)展中具有舉足輕重的地位和作用。因此,在我國(guó)發(fā)展鋰離子電池技術(shù)和相應(yīng)產(chǎn)業(yè)是21世紀(jì)的首要任務(wù)之一。
目前,隨著我國(guó)政府的政策傾斜和資金投人,高校、科研院所和企業(yè)已聯(lián)合研發(fā),新型鋰離子電池產(chǎn)品日益增多,特別是近年來(lái),動(dòng)力鋰離子電池的推廣使用對(duì)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。然而,我國(guó)鋰離子的電池性能和穩(wěn)定性與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有一定差距,亟需不斷改進(jìn),趕上并超過(guò)具有世界先進(jìn)水平的國(guó)家。
鋰離子電池材料是鋰離子電池的關(guān)鍵,它的研究開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)水平?jīng)Q定和制約鋰離子電池的發(fā)展水平。作者以20世紀(jì)90年代以來(lái)的文獻(xiàn)為主,結(jié)合本研究團(tuán)隊(duì)2003年以來(lái)的研究工作,編寫了本書。本書主要是關(guān)于鋰離子電池正極、負(fù)極材料和電解液的合成、改性與應(yīng)用,深人淺出地闡述了主體材料的合成、改性及在電池體系中的性能。本書可供從事材料電化學(xué)的科研工作者、學(xué)生和企業(yè)人員參考使用,也希望本書對(duì)我國(guó)鋰離子電池的發(fā)展起到一定促進(jìn)作用。
本書是在湖北大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的支持下完成的,在編寫過(guò)程中本課題組的研究生李琳、鄭浩、王澈、楊贊、李華、王世銀、李麗、馬軍、湯晶、高虹、江雪婭、姜強(qiáng)、李晴、張晴、徐杉、陳驍、劉濤、但美玉等同學(xué)給予了很大幫助,付出辛勤勞動(dòng),在此表示感謝;感謝澳大利亞臥龍崗大學(xué)郭再萍、武漢大學(xué)孫聚堂和張克立三位教授對(duì)本研究團(tuán)隊(duì)的幫助。本書得到化學(xué)湖北省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)資助。本書引用了一些國(guó)內(nèi)外參考文獻(xiàn)及文獻(xiàn)部分內(nèi)容和圖表,在此表示感謝。
由于作者水平有限,書中難免存在疏漏和不妥之處,敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正!
馮傳啟 王石泉 吳慧敏
2016年11月于武漢
目錄
前言
第1章 緒論
1.1 鋰離子電池發(fā)展 1
1.2 鋰離子電池工作原理 2
1.3 鋰離子電池正極材料簡(jiǎn)介 3
1.4 鋰離子電池負(fù)極材料簡(jiǎn)介 4
1.5 鋰離子電池電解液簡(jiǎn)介 7
參考文獻(xiàn) 7
第2章 鋰離子電池正極材料 9
2.1 鋰錳尖晶石 9
2.1.1 簡(jiǎn)介 9
2.1.2 鋰錳尖晶石的軟化學(xué)合成 16
2.1.3 鋰錳尖晶石的摻雜改性 23
2.1.4 鋰錳尖晶石的包覆 34
2.1.5 結(jié)語(yǔ) 37
2.2 磷酸鐵鋰 38
2.2.1 簡(jiǎn)介 38
2.2.2 磷酸鐵鋰的合成 42
2.2.3 磷酸鐵鋰的摻雜改性 49
2.2.4 結(jié)語(yǔ) 51
2.3 三元正極材料 51
2.3.1 簡(jiǎn)介 51
2.3.2 三元材料合成 52
2.3.3 三元材料的改性 59
2.3.4 結(jié)語(yǔ) 69
2.4 其他正極材料 70
2.4.1 磷酸釩鋰 70
2.4.2 硼酸錳鋰 73
2.4.3 結(jié)語(yǔ) 76
參考文獻(xiàn) 76
第3章 鋰離子電池負(fù)極材料 89
3.1 碳 89
3.1.1 簡(jiǎn)介 89
3.1.2 生物碳 91
3.1.3 結(jié)語(yǔ) 99
3.2 硅和鍺 99
3.2.1 簡(jiǎn)介 99
3.2.2 靜電紡絲法制備硅/碳復(fù)合材料 102
3.2.3 溶劑熱和熱還原法合成鍺/碳復(fù)合材料 105
3.2.4 模板法合成鍺/碳復(fù)合材料 108
3.2.5 溶劑熱法制備多鍺酸鹽 110
3.2.6 結(jié)語(yǔ) 111
3.3 尖晶石型氧化物 112
3.3.1 簡(jiǎn)介 112
3.3.2 流變相合成 126
3.3.3 流變相法和混合溶劑熱法合成ZnMn2O4 136
3.3.4 結(jié)語(yǔ) 139
3.4 氧化物 140
3.4.1 簡(jiǎn)介 140
3.4.2 靜電紡絲法合成 143
3.4.3 結(jié)語(yǔ) 149
3.5 金屬硫化物 150
3.5.1 簡(jiǎn)介 150
3.5.2 流變相合成MoS2 154
3.5.3 溶劑熱法合成MoS2/CNT 復(fù)合物 156
3.5.4 模板法合成MoS2/C 復(fù)合物 158
3.5.5 水熱法合成鈷離子摻雜的WS2 162
3.5.6 結(jié)語(yǔ) 165
參考文獻(xiàn) 166
第4章 鋰離子電池電解液 174
4.1 液體電解質(zhì) 175
4.1.1 有機(jī)電解液 175
4.1.2 有機(jī)溶劑 176
4.1.3 電解質(zhì) 179
4.1.4 添加劑 183
4.2 固體電解質(zhì) 190
4.2.1 無(wú)機(jī)固體電解質(zhì) 190
4.2.2 有機(jī)固體電解質(zhì) 193
4.3 熔鹽電解質(zhì) 204
4.3.1 室溫熔融鹽 204
4.3.2 高溫熔融鹽 204
4.4 電解質(zhì)的新發(fā)展 205
4.5 結(jié)束語(yǔ) 206