鋰離子電池材料解析

前言
第1 章 鋰電池概論 1
1.1 概述 1
1.2 鋰電池發(fā)展簡(jiǎn)介 1
1.3 鋰離子電池的基本構(gòu)成 2
1.4 表征電池性能的重要參數(shù) 3
1.4.1 電池的電動(dòng)勢(shì)（E） 3
1.4.2 電池的理論容量（Q） 4
1.4.3 電池的能量 4
1.4.4 電池的功率 5
1.4.5 庫侖效率（電流效率） 5
1.4.6 電池的壽命以及自放電與儲(chǔ)存性能 5
第2 章 正極材料 6
2.1 層狀結(jié)構(gòu)正極（LiMO2） 6
2.1.1 LiCoO2 7
2.1.2 LiNiO2 13
2.1.3 LiMnO2 18
2.1.4 其他層狀金屬氧化物 23
2.2 尖晶石結(jié)構(gòu)正極（LiM2O4） 23
2.2.1 LiMn2O4 24
2.2.2 其他尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物正極 31
2.3 基于多聚陰離子的正極 31
2.4 橄欖石結(jié)構(gòu)的正極（LiMPO4） 32
2.4.1 LiFePO4 33
2.4.2 LiMnPO4 和LiCoPO4 35
2.5 三元復(fù)合正極電極材料 36
2.6 釩氧化物正極 40
2.6.1 α-V2O5 40
2.6.2 Li1 xV3O8 44
2.7 有機(jī)正極材料 45
2.7.1 共軛羰基化合物 46
2.7.2 自由基聚合物 50
2.7.3 導(dǎo)電聚合物 52
2.7.4 有機(jī)硫正極 53
2.8 無機(jī)硫正極 55
2.8.1 單質(zhì)硫的氧化還原反應(yīng)機(jī)理 55
2.8.2 碳/硫復(fù)合電極 56
2.8.3 硫/導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料 61
2.8.4 硫/金屬氧化物或金屬硫化物復(fù)合材料 62
2.8.5 多硫化物正極 64
第3 章 負(fù)極材料 66
3.1 插層類化合物 68
3.1.1 碳材料 68
3.1.2 二氧化鈦 76
3.2 合金類材料 77
3.2.1 Si 78
3.2.2 SiO 79
3.2.3 Ge 81
3.2.4 SnO2 82
3.3 轉(zhuǎn)換型材料 84
3.3.1 FeOx 84
3.3.2 CoOx 85
3.3.3 ZnO 86
3.3.4 MPx 87
3.3.5 MSx 和MNx 89
3.4 金屬鋰 90
3.4.1 鋰枝晶的形成與生長(zhǎng) 90
3.4.2 原位形成穩(wěn)定的SEI 層 94
3.4.3 非原位表面包覆 98
第4 章 液體電解質(zhì) 107
4.1 液體電解質(zhì)簡(jiǎn)介 108
4.2 溶劑 108
4.2.1 碳酸丙二酯（PC） 110
4.2.2 醚類電解質(zhì) 111
4.2.3 碳酸乙二酯（EC） 111
VII
目 錄
4.2.4 線性碳酸酯 112
4.3 鋰鹽 113
4.3.1 LiClO4 114
4.3.2 LiAsF6 115
4.3.3 LiBF4 115
4.3.4 LiTf 116
4.3.5 LiIm 117
4.3.6 LiPF6 118
4.4 電解液的液態(tài)范圍 120
4.5 離子傳導(dǎo)特性 123
4.6 電解質(zhì)在惰性電極表面的電化學(xué)穩(wěn)定性 128
4.6.1 鋰鹽陰離子穩(wěn)定性 129
4.6.2 溶劑的穩(wěn)定性 130
4.7 電解質(zhì)在活性電極表面的電化學(xué)穩(wěn)定性 131
4.7.1 鋰負(fù)極的鈍化 131
4.7.2 碳負(fù)極的鈍化 134
4.8 高溫下電解質(zhì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性 142
4.9 新電解質(zhì)體系 145
4.9.1 電解質(zhì)面臨的問題 145
4.9.2 功能化電解質(zhì)：添加劑 146
4.9.3 新電解質(zhì)組分 154
第5 章 聚合物電解質(zhì) 165
5.1 固體聚合物電解質(zhì) 165
5.1.1 聚合物電解質(zhì)的相結(jié)構(gòu) 166
5.1.2 聚合物電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)機(jī)理 167
5.1.3 基于PEO 169
5.2 凝膠聚合物電解質(zhì) 187
5.2.1 凝膠聚合物電解質(zhì)的增塑劑 187
5.2.2 增塑劑的改性 188
5.2.3 基于PEO 191
5.2.4 基于PAN 193
5.2.5 基于PMMA 196
5.2.6 基于PVC 197
5.2.7 基于PVDF 197
5.3 復(fù)合聚合物電解質(zhì) 199
VIII
鋰離子電池材料解析
第6 章 單離子導(dǎo)體電解質(zhì) 207
6.1 基于聚合物的單離子導(dǎo)體電解質(zhì) 207
6.1.1 羧酸鹽 208
6.1.2 磺酸鹽 210
6.1.3 磺酰亞胺鹽 212
6.1.4 硼酸鹽 214
6.1.5 其他陰離子 216
6.2 基于有機(jī)無機(jī)混合材料的單離子導(dǎo)體電解質(zhì) 217
6.3 基于陰離子受體的單離子導(dǎo)體電解質(zhì) 218
第7 章 無機(jī)陶瓷電解質(zhì) 220
7.1 固態(tài)中離子傳導(dǎo)的基礎(chǔ) 220
7.2 離子傳導(dǎo)的機(jī)理和性質(zhì) 221
7.3 固體電解質(zhì) 222
7.3.1 LISICON 型 222
7.3.2 硫銀鍺礦 225
7.3.3 NASICON 型 225
7.3.4 石榴石 227
7.3.5 鈣鈦礦 228
7.4 結(jié)構(gòu)改性 228
7.4.1 通過取代調(diào)節(jié)晶格體積 228
7.4.2 通過機(jī)械張力調(diào)節(jié)晶格體積 229
第8 章 隔膜與粘結(jié)劑 230
8.1 隔膜 230
8.1.1 隔膜的類別 230
8.1.2 隔膜的性能 230
8.1.3 隔膜性能的評(píng)價(jià) 231
8.1.4 電池隔膜的制造技術(shù) 235
8.2 粘結(jié)劑 236
8.2.1 粘結(jié)劑的分類 236
8.2.2 適合鋰離子使用的粘結(jié)劑 237
8.2.3 聚偏二氟乙烯（PVdF）粘結(jié)劑 238
參考文獻(xiàn) 241