锂离子电池正极材料-原理.性能与生产工艺

第1章锂离子电池概述 1.1电池概述21.2锂离子电池的发展史21.3锂离子电池的工作原理41.4锂离子电池正极材料61.4.1钴酸锂81.4.2镍酸锂81.4.3锰酸锂101.4.4磷酸铁锂101.5锂离子电池负极材料111.5.1石墨121.5.2焦炭121.5.3硬炭121.5.4中间相炭微球121.6锂离子电池电解液131.7锂离子电池的发展趋势14参考文献14第2章高温固相合成反应的基本原理 2.1热力学的基本概念和定律162.1.1热力学**定律172.1.2热力学第二定律172.1.3吉布斯自由能182.2钴酸锂的热力学数据202.3钴酸锂的热力学计算202.4动力学的基本概念和定律232.4.1反应速率242.4.2影响反应速率的因素252.5反应机理262.6固相反应动力学模型272.7钴酸锂的合成反应动力学计算29参考文献31第3章正极材料生产的关键设备 3.1计量与配料系统323.1.1称重计量的原理323.1.2电子衡器的精度等级343.1.3称重计量装置的连接和信号传输353.1.4自动化生产线称重计量装置393.1.5计量装置安装调试中应注意的问题443.1.6自动化生产线配料流程453.2混合设备463.2.1搅拌球磨机463.2.2砂磨机473.2.3斜式混料机483.2.4高速混合机483.2.5高速旋风式混合机493.2.6机械融合精密混合机493.3干燥设备513.3.1真空回转干燥机513.3.2真空耙式干燥机533.3.3喷雾干燥机543.3.4真空带式干燥机573.4窑炉自动装卸料系统583.4.1钵的形式和在窑炉中的排列593.4.2炉窑装卸料过程的特点和要求603.4.3装料机械和卸料机械613.4.4自动移载、分配和排序653.4.5叠钵机和拆分机673.4.6积放夹钵器和阻挡器693.4.7高钵和低钵的自动检测703.4.8自动倒钵和清扫机723.5烧结设备743.5.1推板窑743.5.2辊道窑783.5.3钟罩炉823.6粉碎与分级设备863.6.1颚式破碎机863.6.2辊式破碎机863.6.3旋轮磨873.6.4高速机械冲击式粉碎机873.6.5气流粉碎机893.7合批设备923.7.1双螺旋锥形混合机923.7.2卧式螺带混合机933.8除铁设备933.9包装计量设备953.9.1锂离子电池材料包装计量设备的现状953.9.2锂离子电池材料包装计量设备的形式和种类953.9.3自动化包装线上的配套设备100参考文献105第4章钴酸锂 4.1钴酸锂的结构与电化学特征1064.1.1钴酸锂的结构1064.1.2钴酸锂的电化学特征1064.2钴酸锂的合成方法1104.2.1固相法1104.2.2软化学法1114.3钴酸锂的改性1124.3.1钴酸锂的掺杂1124.3.2钴酸锂的表面包覆1204.4生产钴酸锂的主要原料及标准1224.4.1四氧化三钴1224.4.2碳酸锂1234.5钴酸锂生产工艺流程及工艺参数1244.5.1计量配料与混合工序1244.5.2烧结工序1264.5.3粉碎分级工序1284.5.4合批工序1294.5.5除铁工序1304.5.6包装工序1304.6钴酸锂的产品标准1304.7钴酸锂的种类与应用领域131参考文献133第5章锰酸锂5.1锰酸锂的结构与电化学特征1375.1.1锰酸锂的结构1375.1.2锰酸锂的电化学特征1375.2锰酸锂的制备方法1395.2.1固相法1395.2.2软化学法1405.3锰酸锂的改性1415.3.1锰酸锂的掺杂1435.3.2锰酸锂的表面包覆1455.4生产锰酸锂的主要原料及标准1495.4.1电解二氧化锰1505.4.2化学二氧化锰1535.4.3四氧化三锰1545.4.4其他锰化合物1555.5锰酸锂生产工艺流程及工艺参数1555.5.1锰酸锂生产工艺流程1565.5.2锰酸锂生产工艺参数1575.6锰酸锂的产品标准1595.7锰酸锂的种类与应用领域1605.7.1层状LiMnO21605.7.2层状Li2MnO31615.7.3尖晶石结构Li4Mn5O121625.7.4尖晶石结构5V正极材料1625.7.5锰酸锂的应用领域163参考文献164第6章镍钴锰酸锂(NCM)三元材料 6.1镍钴锰酸锂的结构与电化学特征1676.1.1镍钴锰酸锂的结构1676.1.2镍钴锰酸锂的电化学特征1716.2镍钴锰酸锂的合成方法1746.2.1高温固相合成法1756.2.2化学共沉淀法1756.2.3溶胶-凝胶法1766.3镍钴锰酸锂的改性1776.3.1镍钴锰酸锂的掺杂1776.3.2镍钴锰酸锂的表面包覆1786.4生产三元材料的主要原料及标准1816.5三元生产工艺流程及工艺参数1846.5.1计量配料与混合工序1846.5.2烧结工序1856.5.3粉碎分级工序1866.5.4合批工序1866.5.5除铁工序1866.5.6包装工序1876.6三元材料的产品标准1876.7镍钴锰酸锂三元材料的种类与应用领域189参考文献190第7章镍钴铝酸锂（NCA)材料 7.1镍钴铝酸锂的结构与电化学特征1937.1.1镍钴铝酸锂的结构1937.1.2镍钴铝酸锂的电化学特征1967.2镍钴铝酸锂的合成方法2027.2.1高温固相法2027.2.2喷雾热分解法2037.2.3溶胶-凝胶法2037.2.4共沉淀法2047.3镍钴铝酸锂的改性2057.3.1离子掺杂改性2067.3.2镍钴铝酸锂的表面包覆2067.4生产镍钴铝酸锂材料的主要原料及标准2097.4.1前驱体生产所用原料标准2097.4.2材料烧结所用原料标准2127.5镍钴铝酸锂生产工艺流程及工艺参数2147.5.1前驱体生产工艺流程2147.5.2NCA材料烧结工艺2147.6镍钴铝酸锂的产品标准2177.7镍钴铝酸锂材料的种类与应用领域218参考文献220第8章磷酸盐材料 8.1磷酸盐材料的结构与电化学特征2228.1.1磷酸盐材料的结构2228.1.2磷酸盐材料的电化学特征2278.2磷酸盐材料的合成方法2368.2.1LiFePO4的合成方法2368.2.2LiMnPO4的制备方法2408.2.3LiMnyFe1-yPO4的制备方法2438.3磷酸盐材料的改性2478.3.1磷酸盐材料的掺杂2478.3.2磷酸盐材料的表面包覆2508.3.3磷酸盐材料的纳米化2558.4生产磷酸盐材料的主要原料及标准2578.5磷酸盐材料生产工艺流程及工艺参数2588.5.1草酸亚铁路线2598.5.2氧化铁红路线2618.5.3磷酸铁路线2638.5.4水热工艺路线2668.6磷酸盐系材料的产品标准2718.7磷酸盐材料的种类与应用领域2728.7.1电动汽车用动力电池2728.7.2储能电池273参考文献275第9章富锂锰基固溶体材料及其生产工艺 9.1富锂锰基固溶体材料的结构与电化学特征2819.1.1富锂锰基固溶体材料的结构2819.1.2富锂锰基固溶体材料的电化学特征2829.2富锂锰基固溶体材料的合成方法2849.2.1共沉淀法2849.2.2固相法2859.3富锂锰基固溶体材料的改性2859.3.1富锂锰基固溶体材料的表面包覆2859.3.2富锂锰基固溶体材料与锂受体型材料复合2869.3.3富锂锰基固溶体材料的表面改性2869.3.4富锂锰基固溶体材料的其他改性手段2869.4生产富锂锰基固溶体材料的主要原料及标准2869.5富锂锰基固溶体材料生产工艺流程及工艺参数2879.5.1沉淀工艺的参数2889.5.2烧结工艺的参数2929.6富锂锰基固溶体材料的应用领域294参考文献294第10章锂离子电池正极材料的测试方法 10.1正极材料的化学成分分析29710.1.1钴酸锂的化学分析方法29710.1.2镍钴锰酸锂的化学分析方法30410.1.3锰酸锂的化学分析方法30710.1.4镍钴铝酸锂的化学分析方法31110.1.5磷酸铁锂的化学分析方法31210.1.6微量单质铁的化学分析31510.2正极材料的理化性能指标测试31510.2.1粒度测试31510.2.2比表面积测试31610.2.3振实密度测试31710.2.4XRD测试31710.2.5扫描电镜测试31810.2.6透射电镜测试31910.2.7X射线光电子能谱测试31910.2.8元素分布测试32010.2.9X射线吸收谱测试32010.3正极材料的电化学性能指标分析32110.3.1容量测试32110.3.2电压测试32210.3.3循环测试32310.3.4储存性能测试32310.3.5倍率测试324参考文献324第11章锂离子电池正极材料展望 11.1动力锂离子电池正极材料技术路线之争32511.2正极材料发展的展望33211.2.1高电压钴酸锂33411.2.2高镍正极材料33511.2.3高电压磷酸盐材料33911.2.4高温型锰酸锂材料34111.3未来正极材料的发展方向34211.3.1多锂化合物正极材料34211.3.2利用氧离子的氧化还原34411.3.3锂硫电池34511.3.4锂空气电池34611.4工业4.0在锂离子电池材料中的应用与发展趋势34711.4.1工业4.0简介34711.4.2工业4.0在锂离子电池材料中的应用现状与发展趋势34911.4.3锂离子电池材料制造工业4.0未来发展路线图351参考文献353索引355