1.本書是系統討論鋰離子電池制造原理及應用方面的國家科學技術學術著作出版基金項目。
2.本書內容系統、重點突出，集成反映了國內外的鋰離子電池工藝研究及應用領域的新科技成果與相關技術，體現了鋰二次電池的當今發展和研究趨勢。
3.本書具有很強的實用性與指導性，可供鋰離子電池及其相關領域的工程技術人員作為參考書和生產工藝手冊使用。
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基本信息
章鋰離子電池概述001
1.1鋰離子電池電化學原理/002
1.1.1化學原理/002
1.1.2電池結構及分類/003
1.2鋰離子電池原材料及制造/005
1.3鋰離子電池性能/006
1.3.1電化學性能/006
1.3.2安全性能/011
1.4鋰離子電池發展歷程、特點及應用/012
1.4.1鋰離子電池發展歷程/012
1.4.2鋰離子電池特點及應用 /013
參考文獻/014
第2章鋰離子電池原材料016
2.1鋰離子電池正極材料/017
2.1.1正極材料簡介/017
2.1.2鈷酸鋰/018
2.1.3三元材料 /020
2.1.4富鋰錳基材料/022
2.1.5尖晶石型錳酸鋰/025
2.1.6磷酸鐵鋰/027
2.2鋰離子電池負極材料/030
2.2.1負極材料簡介/030
2.2.2石墨材料/031
2.2.3無定形炭/034
2.2.4鈦氧化物材料/036
2.2.5SiOx/C復合材料/037
2.2.6Sn基復合材料/039
2.3電解質/040
2.3.1電解質簡介/040
2.3.2液態電解質/041
2.3.3半固態電解質——凝膠聚合物電解質/044
2.3.4固態電解質/046
2.4隔膜/048
2.4.1隔膜種類和要求/048
2.4.2濕法聚烯烴多孔膜/050
2.4.3干法聚烯烴多孔膜/050
2.4.4無機/復合膜/051
2.5其他材料/052
2.5.1導電劑/052
2.5.2黏結劑/053
2.5.3殼體、集流體和極耳/054
參考文獻/055
第3章鋰離子電池多孔電極基礎056
3.1多孔電極簡介/057
3.1.1多孔電極結構/057
3.1.2多孔電極分類/058
3.2鋰離子電池多孔電極動力學/058
3.2.1多孔電極過程/058
3.2.2多孔電極動力學/061
3.2.3多孔電極極化/067
3.2.4多孔電極鋰離子擴散測量與模擬/073
3.3鋰離子電池多孔電極電化學性能/080
3.3.1多孔電極孔隙結構/080
3.3.2多孔電極電化學性能/088
3.3.3多孔電極結構穩定性/091
3.3.4鋰離子電池多孔電極結構設計/097
參考文獻/100
第4章鋰離子電池制漿105
4.1概述/106
4.2懸浮液顆粒受力［1］/106
4.2.1顆粒間作用力/107
4.2.2顆粒受到的其他作用力/111
4.2.3顆粒間距和粒度對顆粒受力的影響/113
4.3靜態懸浮液穩定性/114
4.3.1沉降方式/114
4.3.2穩定懸浮液的判據/115
4.4鋰離子電池漿料制備原理/117
4.4.1粉體潤濕/117
4.4.2粉體分散/119
4.4.3脫氣、輸送和過濾/122
4.5鋰離子電池制漿設備/124
4.6鋰離子電池制漿工藝/128
4.6.1漿料體系及要求/128
4.6.2制漿工藝步驟/130
4.6.3懸浮液分散性和穩定性調控/135
4.6.4制漿工藝與極片導電體系/146
參考文獻/150
第5章鋰離子電池涂布151
5.1涂布流變學基礎/152
5.1.1懸浮液分類/152
5.1.2剪切與黏度/154
5.1.3潤濕與流平/157
5.2黏度和表面張力調控/159
5.2.1黏度調控/159
5.2.2表面張力調節/165
5.2.3助劑調節/167
5.2.4溫度調節/170
5.2.5制漿工藝調節/171
5.3輥涂原理與工藝/174
5.3.1輥涂簡介/174
5.3.2單輥涂布/174
5.3.3雙輥涂布/179
5.3.4三輥涂布/187
5.4預定量涂布原理與工藝/188
5.4.1坡流涂布原理與工藝/188
5.4.2條縫和擠壓涂布原理與工藝/202
5.4.3涂布弊病及消除/212
5.5涂布方法選擇/214
5.5.1涂布方法/214
5.5.2涂布方法選擇/215
5.6干燥/217
5.6.1干燥簡介/217
5.6.2干燥原理與工藝/218
5.6.3干燥時涂膜的流變性質及缺陷預防/225
5.6.4干燥設備/232
參考文獻/233
第6章鋰離子電池極片輥壓236
6.1概述/237
6.2粉體基本性質/237
6.2.1粒度與形狀/238
6.2.2群聚集性質/241
6.3粉體充填模型和充填密度/243
6.3.1理想充填模型/243
6.3.2實際粉體充填密度/246
6.4實際粉體壓縮性能/248
6.4.1壓縮過程/248
6.4.2壓縮曲線/249
6.4.3充填和壓實的調控/252
6.5極片輥壓原理與工藝/254
6.5.1輥壓力/255
6.5.2厚度控制/256
6.5.3伸長率/259
6.6輥壓極片與電池性能/261
6.6.1壓實密度對電池性能的影響/261
6.6.2電極特性對電池充放電性能的影響/266
6.7極片輥壓設備/269
6.7.1輥壓機/269
6.7.2附加裝置/270
6.8極片質量與控制/272
6.8.1極片缺陷及控制/272
6.8.2收放卷缺陷/274
6.8.3極片強韌性/274
6.8.4極片黏結性/276
參考文獻/277
第7章鋰離子電池極片分切280
7.1極片分切方法/281
7.2極片剪切過程/282
7.3極片剪切工藝/283
7.3.1剪切材料/283
7.3.2剪切力/284
7.3.3刀盤水平間隙和垂直間隙/285
7.3.4剪切速率/288
7.3.5張力/288
7.4極片分切設備/289
7.4.1縱切設備/289
7.4.2橫切設備/291
7.5激光分切/292
7.5.1激光分切簡介/292
7.5.2激光分切工藝/295
7.6極片分切缺陷及其影響/298
7.6.1分切缺陷/298
7.6.2分切缺陷的影響/300
參考文獻/301
第8章鋰離子電池配裝303
8.1電極卷繞和疊片/304
8.1.1卷繞和疊片工藝/304
8.1.2卷繞和疊片設備/308
8.2鋰離子電池組裝/312
8.2.1組裝工藝/312
8.2.2組裝設備/315
8.3鋰離子電池裝配質量檢驗/319
參考文獻/320
第9章鋰離子電池焊接321
9.1焊接概述/322
9.2鋰離子電池激光焊接/325
9.2.1激光焊接原理/325
9.2.2激光焊接設備/326
9.2.3脈沖激光縫焊/329
9.2.4脈沖激光點焊/333
9.2.5激光焊接性/334
9.2.6焊接檢驗及缺陷預防/335
9.2.7激光焊接防護/337
9.3鋰離子電池超聲波點焊接/337
9.3.1超聲焊接原理及特點/337
9.3.2超聲焊接設備/339
9.3.3超聲波點焊工藝/341
9.3.4超聲焊焊接性/348
9.3.5缺陷及預防/353
9.4鋰離子電池電阻點焊/354
9.4.1電阻點焊原理及特點/354
9.4.2點焊設備/356
9.4.3電阻點焊工藝/357
9.4.4常用材料焊接性/363
9.4.5缺陷及預防/365
9.5鋰離子電池塑料熱封裝/368
9.5.1熱封裝原理與設備/368
9.5.2熱封工藝/369
參考文獻/371
0章鋰離子電池化成373
10.1鋰離子電池化成原理/374
10.1.1化成反應/374
10.1.2固體產物及SEI膜/375
10.1.3氣體產物與水分/379
10.1.4極片的膨脹/383
10.2鋰離子電池化成工藝及設備/387
10.2.1注液工藝及設備/387
10.2.2化成工藝及設備/391
10.2.3老化工藝及設備/395
10.3鋰離子電池制造水分控制/396
10.3.1水分控制工藝/396
10.3.2水分控制設備/398
10.4鋰離子電池分容分選/399
參考文獻/403
1章動力鋰離子電池407
11.1概述/408
11.1.1動力電池簡介/408
11.1.2電動汽車動力電池/410
11.2單體動力鋰離子電池電性能/412
11.2.1原材料與電性能/412
11.2.2電池結構與電性能/414
11.3單體動力鋰離子電池安全性/414
11.3.1熱失控及安全性能/414
11.3.2電池結構與安全性能/416
11.3.3設備工藝與安全性能/417
11.3.4原材料與安全性能/419
11.4單體動力鋰離子電池一致性/420
11.4.1電池一致性指標/421
11.4.2電池一致性影響因素/423
11.4.3篩選指標與一致性/424
11.4.4一致性與電池組性能/425
11.5動力鋰離子電池組管理/428
11.5.1電池組管理系統簡介/428
11.5.2電池狀態評估/429
11.5.3電池充放電及均衡控制/433
11.5.4電池組溫度控制/436
11.6動力鋰離子電池組安全技術/439
11.6.1安全技術/439
11.6.2安全性能檢測/440
參考文獻/441
2章鋰硫電池和類鋰離子電池443
12.1鋰硫電池/444
12.1.1反應原理及特點/444
12.1.2正極材料/446
12.1.3負極材料/461
12.1.4電解質/465
12.2鈉離子電池/469
12.2.1反應原理及特點/469
12.2.2正極材料/470
12.2.3負極材料/475
12.3鎂離子電池和鋁離子電池/488
12.3.1鎂離子電池/488
12.3.2鋁離子電池/489
參考文獻/491
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20世紀80年代提出鋰離子電池的概念，其后索尼公司于1991年成功推出了個商用鋰離子電池產品，標志著鋰離子電池大規模產業化的開始。鋰離子電池在手機、筆記本電腦、數碼相機等便攜式電器中得到廣泛應用，一躍成為發展速度快和銷量的二次電池體系。
尤其是在全球可持續發展越來越受到人們重視的，新能源汽車產業快速發展，鋰離子電池的發展也隨之加速。美國前能源部長Steven Chu曾指出：“溫室效應存在一個非線性的氣候引爆點，留給人們的治理時間遠沒有預期的長。”目前，發達國家已經或正在制定燃油車禁售時間表，開發新能源汽車是實現可持續發展的必然要求。鋰離子電池由于能量密度高、循環壽命長等優點，成為當今市場上電動汽車應用廣泛的電池體系。隨著電動汽車的迅速擴張，鋰離子電池在國民經濟中的比重和社會發展中的戰略地位會越來越重要。
本書在介紹鋰離子電池基本原理和基本概念的基礎上，首先討論了多孔電極動力學原理。然后以鋰離子電池關鍵制造工藝為主線，系統構筑了制漿、涂布、輥壓、分切、裝配、焊接和化成等制造工序的工藝原理及應用框架體系，重點討論了這些制造工序的基本工藝原理、制造設備、工藝調控方法和缺陷預防等內容。后介紹了與鋰離子電池類似的鋰硫電池和類鋰離子電池的研究進展。
鋰離子電池性能和質量的提高一直依賴于材料、工藝和裝備的理論研究和技術進步，目前關于鋰離子電池原材料的專著已經出版多部，但至今還未見到系統討論鋰離子電池制造工藝方面的著作出版。本書集成反映了國內外的鋰離子電池工藝研究及應用領域的科技成果與相關技術，給出了工藝研究方面的大量基礎科學數據，同時包含了作者多年研究成果和實踐經驗。本書的出版期望有助于推動鋰離子電池新工藝、新設備的研發，對提高我國鋰離子電池產業的整體技術水平和國際競爭力有所裨益。
本書由我和梁正進行統稿，沈丁參與了部分撰寫工作和實驗工作。我于1997年在大連理工大學攻讀博士學位期間就開始了鋰離子電池負極材料的研究工作，隨后在廣東風華高新科技股份有限公司做博士后期間，進行了鋰離子電池工藝和負極材料的產品研發工作。2004年出站以后就一直想撰寫一部關于鋰離子電池生產工藝方面的書，在這期間，專攻鋰離子電池新型電極材料研發的斯坦福大學的梁正博士，與我志同道合，愿將國際前沿的鋰離子電池科研進展和研發思路供我參考，與我分享。我們決定共同撰寫本書。由于鋰離子電池的生產工藝包括多個工序，跨越多個學科，相關理論研究和基礎科學數據分散，撰寫難度較大，經過十多年的積累和編寫，終于成稿并與讀者見面。
本書得到了國家科學技術學術著作出版基金的資助，特別感謝中國科學院成會明院士、中國工程院溫蘊博院士和衣寶廉院士對本書申報的！特別感謝化學工業出版社的編輯給予的幫助和支持！感謝所有對本書撰寫做出貢獻的人們！
限于作者的知識和能力，疏漏與不足之處在所難免，敬請同行和讀者不吝賜教。
楊紹斌
2019年8月
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本書在簡述鋰離子電池基本原理和基本概念的基礎上，首先討論了多孔電極動力學原理，為鋰離子電池電化學性能設計提供理論依據。然后以鋰離子電池關鍵制造工藝為主線，系統構筑了制漿、涂布、輥壓、分切、裝配、焊接和化成等制造工序的工藝原理及應用框架體系，重點討論了這些制造工序的基本工藝原理、制造設備、工藝調控方法和缺陷預防等內容，為鋰離子電池制造及工藝研究提供理論指導。*后介紹了與鋰離子電池類似的鋰硫電池和類鋰離子電池的研究進展。本書內容系統、重點突出，集成反映了國內外的鋰離子電池工藝研究及應用領域的*科技成果與相關技術，體現了鋰二次電池的發展和研究趨勢。
本書既可供鋰離子電池及其相關領域的工程技術人員作為參考書和生產工藝手冊使用，又可供科研機構研究人員、高校教師、研究生和高年級本科生作為參考書和教科書使用。
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......
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楊紹斌，遼寧工程技術大學材料科學與工程學院 ，院長，教授，博導，中國金屬學會材料科學分會理事，遼寧省納米材料專業委員會副理事長。1986年大連理工大學化學工程專業本科畢業，1990年大連理工大學煤加工工程專業碩士畢業，從事研究方向為新型炭材料。2000年大連理工大學化學工藝學專業博士畢業，從事鋰離子電池炭負極材料研究工作。2000年廣東風華高新科技股份有限公司博士后工作站做博士后工作，在鋰離子電池分公司從事鋰離子電池工藝研究及負極材料開發工作。
承擔過鈉離子電池負極材料方面的國家自然科學基金項目1項，承擔過鋰離子電池方面的*博士點基金和遼寧省自然科學基金等課題各1項。承擔過中國平媒神馬集團、肇慶市風華鋰電池有限公司、天津鐵成電池材料有限公司的負極材料產品開發項目各1項。獲得鋰離子電池方面共計5項。發表相關論文50余篇。
自從1997開始鋰離子電池負極材料研究以來，至今已經涉獵鋰離子電池方面的研究領域有正極材料、負極材料和導電劑，以及鋰離子電池制漿、涂布和裝配、安全性能等工藝研究。即有較好的理論積累，也有豐富的現場經驗，撰寫這本書包含了作者多年研究成果和實踐經驗的總結。
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