鋰離子電池正極材料(原理性能與生産工藝)(精) 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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編輯推薦

適讀人群 ：本書可作為鋰離子電池正極材料研究領域的科研工作人員和工程技術人員的參考書，也可作為高等院校高年級學生和研究生的參考書。
本書是目前市場上首部詳盡介紹鋰離子電池正極材料生産技術的專業書籍。內容包括閤成原理、材料結構與性能、生産工藝條件與流程、關鍵生産設備、原材料與産品標準。對生産一綫技術人員具有很強的指導作用，對高校師生和研究機構的科研人員也具有重要參考價值。

內容簡介

本書詳細介紹瞭鋰離子電池幾種關鍵正極材料：鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰和富鋰錳基固溶體。主要內容包括這些電極材料的發展曆史、結構特徵、工作原理、生産工藝流程、主要設備的選型、原材料與産品標準和應用領域等。本書還包括鋰離子電池的研究開發史、基本工作原理、有關的熱力學和動力學計算、産品的檢測評價以及未來發展趨勢等。
本書可作為鋰離子電池正極材料研究領域的科研工作人員和工程技術人員的參考書，也可作為高等院校高年級學生和研究生的參考書。

作者簡介

鬍國榮，主要從事電化學理論與應用、能源材料等方麵的研究，在鋰離子電池正極材料的産業化方麵取得瞭突齣成果，成功實現鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰的産業化。

內頁插圖

目錄

第1章鋰離子電池概述
1.1電池概述2
1.2鋰離子電池的發展史2
1.3鋰離子電池的工作原理4
1.4鋰離子電池正極材料6
1.4.1鈷酸鋰8
1.4.2鎳酸鋰8
1.4.3錳酸鋰10
1.4.4磷酸鐵鋰10
1.5鋰離子電池負極材料11
1.5.1石墨12
1.5.2焦炭12
1.5.3硬炭12
1.5.4中間相炭微球12
1.6鋰離子電池電解液13
1.7鋰離子電池的發展趨勢14
參考文獻14
第2章高溫固相閤成反應的基本原理
2.1熱力學的基本概念和定律16
2.1.1熱力學第一定律17
2.1.2熱力學第二定律17
2.1.3吉布斯自由能18
2.2鈷酸鋰的熱力學數據20
2.3鈷酸鋰的熱力學計算20
2.4動力學的基本概念和定律23
2.4.1反應速率24
2.4.2影響反應速率的因素25
2.5反應機理26
2.6固相反應動力學模型27
2.7鈷酸鋰的閤成反應動力學計算29
參考文獻31
第3章正極材料生産的關鍵設備
3.1計量與配料係統32
3.1.1稱重計量的原理32
3.1.2電子衡器的精度等級34
3.1.3稱重計量裝置的連接和信號傳輸35
3.1.4自動化生産綫稱重計量裝置39
3.1.5計量裝置安裝調試中應注意的問題44
3.1.6自動化生産綫配料流程45
3.2混閤設備46
3.2.1攪拌球磨機46
3.2.2砂磨機47
3.2.3斜式混料機48
3.2.4高速混閤機48
3.2.5高速鏇風式混閤機49
3.2.6機械融閤精密混閤機49
3.3乾燥設備51
3.3.1真空迴轉乾燥機51
3.3.2真空耙式乾燥機53
3.3.3噴霧乾燥機54
3.3.4真空帶式乾燥機57
3.4窯爐自動裝卸料係統58
3.4.1鉢的形式和在窯爐中的排列59
3.4.2爐窯裝卸料過程的特點和要求60
3.4.3裝料機械和卸料機械61
3.4.4自動移載、分配和排序65
3.4.5疊鉢機和拆分機67
3.4.6積放夾鉢器和阻擋器69
3.4.7高鉢和低鉢的自動檢測70
3.4.8自動倒鉢和清掃機72
3.5燒結設備74
3.5.1推闆窯74
3.5.2輥道窯78
3.5.3鍾罩爐82
3.6粉碎與分級設備86
3.6.1顎式破碎機86
3.6.2輥式破碎機86
3.6.3鏇輪磨87
3.6.4高速機械衝擊式粉碎機87
3.6.5氣流粉碎機89
3.7閤批設備92
3.7.1雙螺鏇錐形混閤機92
3.7.2臥式螺帶混閤機93
3.8除鐵設備93
3.9包裝計量設備95
3.9.1鋰離子電池材料包裝計量設備的現狀95
3.9.2鋰離子電池材料包裝計量設備的形式和種類95
3.9.3自動化包裝綫上的配套設備100
參考文獻105
第4章鈷酸鋰
4.1鈷酸鋰的結構與電化學特徵106
4.1.1鈷酸鋰的結構106
4.1.2鈷酸鋰的電化學特徵106
4.2鈷酸鋰的閤成方法110
4.2.1固相法110
4.2.2軟化學法111
4.3鈷酸鋰的改性112
4.3.1鈷酸鋰的摻雜112
4.3.2鈷酸鋰的錶麵包覆120
4.4生産鈷酸鋰的主要原料及標準122
4.4.1四氧化三鈷122
4.4.2碳酸鋰123
4.5鈷酸鋰生産工藝流程及工藝參數124
4.5.1計量配料與混閤工序124
4.5.2燒結工序126
4.5.3粉碎分級工序128
4.5.4閤批工序129
4.5.5除鐵工序130
4.5.6包裝工序130
4.6鈷酸鋰的産品標準130
4.7鈷酸鋰的種類與應用領域131
參考文獻133
第5章錳酸鋰
5.1錳酸鋰的結構與電化學特徵137
5.1.1錳酸鋰的結構137
5.1.2錳酸鋰的電化學特徵137
5.2錳酸鋰的製備方法139
5.2.1固相法139
5.2.2軟化學法140
5.3錳酸鋰的改性141
5.3.1錳酸鋰的摻雜143
5.3.2錳酸鋰的錶麵包覆145
5.4生産錳酸鋰的主要原料及標準149
5.4.1電解二氧化錳150
5.4.2化學二氧化錳153
5.4.3四氧化三錳154
5.4.4其他錳化閤物155
5.5錳酸鋰生産工藝流程及工藝參數155
5.5.1錳酸鋰生産工藝流程156
5.5.2錳酸鋰生産工藝參數157
5.6錳酸鋰的産品標準159
5.7錳酸鋰的種類與應用領域160
5.7.1層狀LiMnO2160
5.7.2層狀Li2MnO3161
5.7.3尖晶石結構Li4Mn5O12162
5.7.4尖晶石結構5V正極材料162
5.7.5錳酸鋰的應用領域163
參考文獻164
第6章鎳鈷錳酸鋰(NCM)三元材料
6.1鎳鈷錳酸鋰的結構與電化學特徵167
6.1.1鎳鈷錳酸鋰的結構167
6.1.2鎳鈷錳酸鋰的電化學特徵171
6.2鎳鈷錳酸鋰的閤成方法174
6.2.1高溫固相閤成法175
6.2.2化學共沉澱法175
6.2.3溶膠-凝膠法176
6.3鎳鈷錳酸鋰的改性177
6.3.1鎳鈷錳酸鋰的摻雜177
6.3.2鎳鈷錳酸鋰的錶麵包覆178
6.4生産三元材料的主要原料及標準181
6.5三元生産工藝流程及工藝參數184
6.5.1計量配料與混閤工序184
6.5.2燒結工序185
6.5.3粉碎分級工序186
6.5.4閤批工序186
6.5.5除鐵工序186
6.5.6包裝工序187
6.6三元材料的産品標準187
6.7鎳鈷錳酸鋰三元材料的種類與應用領域189
參考文獻190
第7章鎳鈷鋁酸鋰（NCA)材料
7.1鎳鈷鋁酸鋰的結構與電化學特徵193
7.1.1鎳鈷鋁酸鋰的結構193
7.1.2鎳鈷鋁酸鋰的電化學特徵196
7.2鎳鈷鋁酸鋰的閤成方法202
7.2.1高溫固相法202
7.2.2噴霧熱分解法203
7.2.3溶膠-凝膠法203
7.2.4共沉澱法204
7.3鎳鈷鋁酸鋰的改性205
7.3.1離子摻雜改性206
7.3.2鎳鈷鋁酸鋰的錶麵包覆206
7.4生産鎳鈷鋁酸鋰材料的主要原料及標準209
7.4.1前驅體生産所用原料標準209
7.4.2材料燒結所用原料標準212
7.5鎳鈷鋁酸鋰生産工藝流程及工藝參數214
7.5.1前驅體生産工藝流程214
7.5.2NCA材料燒結工藝214
7.6鎳鈷鋁酸鋰的産品標準217
7.7鎳鈷鋁酸鋰材料的種類與應用領域218
參考文獻220
第8章磷酸鹽材料
8.1磷酸鹽材料的結構與電化學特徵222
8.1.1磷酸鹽材料的結構222
8.1.2磷酸鹽材料的電化學特徵227
8.2磷酸鹽材料的閤成方法236
8.2.1LiFePO4的閤成方法236
8.2.2LiMnPO4的製備方法240
8.2.3LiMnyFe1-yPO4的製備方法243
8.3磷酸鹽材料的改性247
8.3.1磷酸鹽材料的摻雜247
8.3.2磷酸鹽材料的錶麵包覆250
8.3.3磷酸鹽材料的納米化255
8.4生産磷酸鹽材料的主要原料及標準257
8.5磷酸鹽材料生産工藝流程及工藝參數258
8.5.1草酸亞鐵路綫259
8.5.2氧化鐵紅路綫261
8.5.3磷酸鐵路綫263
8.5.4水熱工藝路綫266
8.6磷酸鹽係材料的産品標準271
8.7磷酸鹽材料的種類與應用領域272
8.7.1電動汽車用動力電池272
8.7.2儲能電池273
參考文獻275
第9章富鋰錳基固溶體材料及其生産工藝
9.1富鋰錳基固溶體材料的結構與電化學特徵281
9.1.1富鋰錳基固溶體材料的結構281
9.1.2富鋰錳基固溶體材料的電化學特徵282
9.2富鋰錳基固溶體材料的閤成方法284
9.2.1共沉澱法284
9.2.2固相法285
9.3富鋰錳基固溶體材料的改性285
9.3.1富鋰錳基固溶體材料的錶麵包覆285
9.3.2富鋰錳基固溶體材料與鋰受體型材料復閤286
9.3.3富鋰錳基固溶體材料的錶麵改性286
9.3.4富鋰錳基固溶體材料的其他改性手段286
9.4生産富鋰錳基固溶體材料的主要原料及標準286
9.5富鋰錳基固溶體材料生産工藝流程及工藝參數287
9.5.1沉澱工藝的參數288
9.5.2燒結工藝的參數292
9.6富鋰錳基固溶體材料的應用領域294
參考文獻294
第10章鋰離子電池正極材料的測試方法
10.1正極材料的化學成分分析297
10.1.1鈷酸鋰的化學分析方法297
10.1.2鎳鈷錳酸鋰的化學分析方法304
10.1.3錳酸鋰的化學分析方法307
10.1.4鎳鈷鋁酸鋰的化學分析方法311
10.1.5磷酸鐵鋰的化學分析方法312
10.1.6微量單質鐵的化學分析315
10.2正極材料的理化性能指標測試315
10.2.1粒度測試315
10.2.2比錶麵積測試316
10.2.3振實密度測試317
10.2.4XRD測試317
10.2.5掃描電鏡測試318
10.2.6透射電鏡測試319
10.2.7X射綫光電子能譜測試319
10.2.8元素分布測試320
10.2.9X射綫吸收譜測試320
10.3正極材料的電化學性能指標分析321
10.3.1容量測試321
10.3.2電壓測試322
10.3.3循環測試323
10.3.4儲存性能測試323
10.3.5倍率測試324
參考文獻324
第11章鋰離子電池正極材料展望
11.1動力鋰離子電池正極材料技術路綫之爭325
11.2正極材料發展的展望332
11.2.1高電壓鈷酸鋰334
11.2.2高鎳正極材料335
11.2.3高電壓磷酸鹽材料339
11.2.4高溫型錳酸鋰材料341
11.3未來正極材料的發展方嚮342
11.3.1多鋰化閤物正極材料342
11.3.2利用氧離子的氧化還原344
11.3.3鋰硫電池345
11.3.4鋰空氣電池346
11.4工業4.0在鋰離子電池材料中的應用與發展趨勢347
11.4.1工業4.0簡介347
11.4.2工業4.0在鋰離子電池材料中的應用現狀與發展趨勢349
11.4.3鋰離子電池材料製造工業4.0未來發展路綫圖351
參考文獻353
索引355

前言/序言

鋰離子電池是目前能量密度最高的最新一代二次電池，廣泛應用於移動通信和數碼科技，近年來也廣泛應用於新能源汽車和儲能領域，未來對鋰離子電池及其材料的需求難以估量。正極材料是鋰離子電池的核心關鍵材料，我國是鋰離子電池正極材料生産大國，有些材料品種如磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元係材料的産量已居世界首位，但生産技術水平及産品質量與日韓等鋰離子電池生産強國相比還有較大差距。我國科技工作者有責任和義務為我國鋰離子電池及其材料生産企業提供技術支持與指導，特彆是為廣大從事鋰離子電池及其材料生産的技術人員編寫可用於指導實際生産且通俗易懂的專業書籍。
本書作者根據自己在高校從事鋰離子電池正極材料研究的成果與在企業任職期間積纍的豐富生産實踐經驗，係統總結瞭正極材料閤成的理論基礎，如材料閤成的熱力學分析、反應動力學模型，材料結構與性能之間的關係，材料性能與電池製造之間的關係。在生産實踐方麵，對原材料選擇與標準建立、生産工藝流程優化、生産設備選型與設計、産品性能錶徵與標準建立、産品應用分析等方麵進行瞭係統分析與總結，在正極材料産品研發與生産之間架起瞭一座橋梁，使研發人員能麵嚮生産和市場，即研發成果能轉換成産品和商品，從而實現科研成果嚮生産力的轉換；對生産一綫的技術與管理人員而言，本書的內容能加深他們對産品生産工藝與質量管理的理解與控製，為企業生産綫設計、技術改造、産品研發、市場推廣提供指導。
本書由鬍國榮教授擔任主編，並與杜柯副教授和彭忠東副教授閤作編寫，其中鬍國榮編寫第3、4、6、7、8、10、11章，杜柯編寫第1、2、9章，彭忠東編寫第5章。鬍國榮教授團隊的曹雁冰博士、曹景超博士、段建國博士、梁龍偉博士協助編寫瞭部分章節。此外,本書編寫過程中也得到瞭許多企業的支持：江蘇南大紫金鋰電智能裝備有限公司的總經理虞蘭劍高級工程師、楊濟航高級工程師和陳玉工程師協助編寫瞭第3.1、3.4、11.4節，湖南新天力科技有限公司的匡萬兵總經理、譚峻峰總工程師協助編寫瞭第3.5節，湖南濛達新能源材料有限公司化驗室主任鬍杏梅女士協助編寫瞭第10.1節，湖南瑞翔新材料股份有限公司的副總經理張新龍博士協助編寫瞭第4.3節，廣東TCL金能電池有限公司研發部經理佟健工程師協助編寫瞭第10.3節。
本書在編寫過程中得到瞭中南大學冶金與環境學院、國傢科學技術學術著作齣版基金、化學工業齣版社的大力支持，同時得到瞭中南大學劉業翔院士的支持與鼓勵，也得到瞭中國科學院物理研究所陳立泉院士的指導與支持。本書編寫過程中，四川浩普瑞新能源材料股份有限公司、廣州鋰寶新材料有限公司、江蘇先鋒乾燥工程有限公司、江蘇宜興市宏達通用設備有限公司、湖南清河重工機械有限公司、江蘇張傢港市日新機電有限公司等眾多企業為本書提供瞭許多有用的素材，在此一並錶示感謝！
由於編者水平有限，時間倉促，書中不妥之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。
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