锂离子电池材料解析

前言
第1 章 锂电池概论 1
1.1 概述 1
1.2 锂电池发展简介 1
1.3 锂离子电池的基本构成 2
1.4 表征电池性能的重要参数 3
1.4.1 电池的电动势（E） 3
1.4.2 电池的理论容量（Q） 4
1.4.3 电池的能量 4
1.4.4 电池的功率 5
1.4.5 库仑效率（电流效率） 5
1.4.6 电池的寿命以及自放电与储存性能 5
第2 章 正极材料 6
2.1 层状结构正极（LiMO2） 6
2.1.1 LiCoO2 7
2.1.2 LiNiO2 13
2.1.3 LiMnO2 18
2.1.4 其他层状金属氧化物 23
2.2 尖晶石结构正极（LiM2O4） 23
2.2.1 LiMn2O4 24
2.2.2 其他尖晶石结构的氧化物正极 31
2.3 基于多聚阴离子的正极 31
2.4 橄榄石结构的正极（LiMPO4） 32
2.4.1 LiFePO4 33
2.4.2 LiMnPO4 和LiCoPO4 35
2.5 三元复合正极电极材料 36
2.6 钒氧化物正极 40
2.6.1 α-V2O5 40
2.6.2 Li1 xV3O8 44
2.7 有机正极材料 45
2.7.1 共轭羰基化合物 46
2.7.2 自由基聚合物 50
2.7.3 导电聚合物 52
2.7.4 有机硫正极 53
2.8 无机硫正极 55
2.8.1 单质硫的氧化还原反应机理 55
2.8.2 碳/硫复合电极 56
2.8.3 硫/导电聚合物复合材料 61
2.8.4 硫/金属氧化物或金属硫化物复合材料 62
2.8.5 多硫化物正极 64
第3 章 负极材料 66
3.1 插层类化合物 68
3.1.1 碳材料 68
3.1.2 二氧化钛 76
3.2 合金类材料 77
3.2.1 Si 78
3.2.2 SiO 79
3.2.3 Ge 81
3.2.4 SnO2 82
3.3 转换型材料 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 金属锂 90
3.4.1 锂枝晶的形成与生长 90
3.4.2 原位形成稳定的SEI 层 94
3.4.3 非原位表面包覆 98
第4 章 液体电解质 107
4.1 液体电解质简介 108
4.2 溶剂 108
4.2.1 碳酸丙二酯（PC） 110
4.2.2 醚类电解质 111
4.2.3 碳酸乙二酯（EC） 111
VII
目 录
4.2.4 线性碳酸酯 112
4.3 锂盐 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 电解液的液态范围 120
4.5 离子传导特性 123
4.6 电解质在惰性电极表面的电化学稳定性 128
4.6.1 锂盐阴离子稳定性 129
4.6.2 溶剂的稳定性 130
4.7 电解质在活性电极表面的电化学稳定性 131
4.7.1 锂负极的钝化 131
4.7.2 碳负极的钝化 134
4.8 高温下电解质的长期稳定性 142
4.9 新电解质体系 145
4.9.1 电解质面临的问题 145
4.9.2 功能化电解质：添加剂 146
4.9.3 新电解质组分 154
第5 章 聚合物电解质 165
5.1 固体聚合物电解质 165
5.1.1 聚合物电解质的相结构 166
5.1.2 聚合物电解质的离子传导机理 167
5.1.3 基于PEO 169
5.2 凝胶聚合物电解质 187
5.2.1 凝胶聚合物电解质的增塑剂 187
5.2.2 增塑剂的改性 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 复合聚合物电解质 199
VIII
锂离子电池材料解析
第6 章 单离子导体电解质 207
6.1 基于聚合物的单离子导体电解质 207
6.1.1 羧酸盐 208
6.1.2 磺酸盐 210
6.1.3 磺酰亚胺盐 212
6.1.4 硼酸盐 214
6.1.5 其他阴离子 216
6.2 基于有机无机混合材料的单离子导体电解质 217
6.3 基于阴离子受体的单离子导体电解质 218
第7 章 无机陶瓷电解质 220
7.1 固态中离子传导的基础 220
7.2 离子传导的机理和性质 221
7.3 固体电解质 222
7.3.1 LISICON 型 222
7.3.2 硫银锗矿 225
7.3.3 NASICON 型 225
7.3.4 石榴石 227
7.3.5 钙钛矿 228
7.4 结构改性 228
7.4.1 通过取代调节晶格体积 228
7.4.2 通过机械张力调节晶格体积 229
第8 章 隔膜与粘结剂 230
8.1 隔膜 230
8.1.1 隔膜的类别 230
8.1.2 隔膜的性能 230
8.1.3 隔膜性能的评价 231
8.1.4 电池隔膜的制造技术 235
8.2 粘结剂 236
8.2.1 粘结剂的分类 236
8.2.2 适合锂离子使用的粘结剂 237
8.2.3 聚偏二氟乙烯（PVdF）粘结剂 238
参考文献 241