鋰離子電池是重要的電能儲存載體，廣泛應(yīng)用于新能源汽車、儲能和消費類電子等領(lǐng)域。我國鋰電池產(chǎn)業(yè)科技含量高、產(chǎn)業(yè)鏈條完備，未來將成為一個規(guī)模巨大、前景廣闊的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性大產(chǎn)業(yè)。而隨著動力和儲能電池的市場急劇增加，急需鋰離子電池制造人才。

在此背景下，深圳市電池行業(yè)協(xié)會、深圳職業(yè)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合欣旺達(dá)、貝特瑞、星源材質(zhì)、海目星、新宙邦等鋰電產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)軍企業(yè)，精心編撰全國首部鋰電職業(yè)教育教材，已于近期正式出版發(fā)行

教材基本信息

書名：鋰離子電池材料與技術(shù)

出版社：化學(xué)工業(yè)出版社

書號：978-7-122-44684-8

出版時間：2024年3月1日

主編：羅大為

副主編：張健、程化

本書亮點

編委人員

儲能材料與技術(shù)系列教材編審委員會

主任委員:

賀雪琴 貝特瑞新材料集團(tuán)股份有限公司

副主任委員:

羅大為 深圳職業(yè)技術(shù)大學(xué)

李小祎 深圳市電池行業(yè)協(xié)會

委員:

梁   銳 欣旺達(dá)電子股份有限公司

陳秀峰 深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司

趙盛宇 海目星激光科技集團(tuán)股份有限公司

覃九三 深圳新宙邦科技股份有限公司

張   旺 深圳市尚水智能股份有限公司

李子坤 貝特瑞新材料集團(tuán)股份有限公司

許輝勇 深圳普瑞賽思檢測技術(shù)有限公司

鄭偉鵬 深圳市杰成鎳鈷新能源科技有限公司

牛文斌 深圳智慧動鋰電子股份有限公司

張羽標(biāo) 深圳市博盛新材料有限公司

關(guān)敬黨 深圳市善營自動化科技有限公司

彭建林 深圳市曼恩斯特科技股份有限公司

崔少華 天津力神電池股份有限公司

雷玉辦 廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院

陳澤華 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院

《鋰離子電池材料與技術(shù)》編寫人員

主編：羅大為

副主編：張健、程化

參編：童謠、李光華、曹宗澤、劉孟權(quán)、李鯤、楊朝、陳世章、杜保東、譚祖憲、丁柏棟、雷玉辦、符冬菊

主審：劉寶生

內(nèi)容簡介

《鋰離子電池材料與技術(shù)》以黨的二十大報告中“深入推進(jìn)能源革命”為指引，系統(tǒng)介紹了鋰離子電池的基礎(chǔ)知識、四大主材、電池制備、電池測試及新一代電池的展望五個部分。全書共9章，即鋰離子電池概述、正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜、扣式鋰離子電池制備、圓柱形鋰離子電池制備、鋰離子電池材料性能測試與表征和新一代電池的展望。

本教材堅持三個原則：一是內(nèi)容實用。教材編寫過程中，得到多家深圳鋰電企業(yè)的支持，深度融入企業(yè)生產(chǎn)實際，尤其是在“四大主材”部分，都引入了企業(yè)生產(chǎn)的具體案例，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握真實的生產(chǎn)過程。二是難度適當(dāng)。教材主要介紹鋰離子電池的基本原理、基本概念、基礎(chǔ)工藝和一般操作方法等，同時，還以“拓展閱讀”的形式增加大量實例。三是方便教學(xué)。在每一章前面設(shè)置有知識目標(biāo)和能力目標(biāo)，并在每一章后面附上課后作業(yè)及參考答案，同時，還配有二維碼數(shù)字化教學(xué)資源，便于學(xué)生學(xué)習(xí)、鞏固知識和技能。

本教材既有系統(tǒng)的理論知識，又有企業(yè)的實踐和經(jīng)驗，適合作為高等職業(yè)教育儲能材料工程技術(shù)(職業(yè)本科)、儲能材料技術(shù)(高職專科)相關(guān)專業(yè)的教材，也可供從事鋰離子電池相關(guān)工作的企業(yè)技術(shù)人員、管理人員參考。

精彩內(nèi)容展示

中國工程院院士陳立泉為教材作序

2020年中國向世界莊嚴(yán)承諾：力爭2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。我國的化石能源結(jié)構(gòu)是富煤、少氣、缺油，對煤炭的依賴較重，CO?排放量居世界第一；石油對外依存度高，存在很大能源風(fēng)險。為了實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，必須“電動中國”，包括交通電氣化（電動汽車、電動船舶和電動航空）和設(shè)備智能化（智慧城市、智慧鄉(xiāng)村和智慧礦山)。

電從哪兒來?發(fā)展可再生能源，特別是風(fēng)能和太陽能，構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)，以清潔和綠色方式滿足電力需求。其中，儲能及動力電池是關(guān)鍵一環(huán)，發(fā)揮著不可替代的作用?？梢哉f電池產(chǎn)業(yè)是時代的選擇，但同時也面臨著時代的挑戰(zhàn)。

鋰離子電池是目前性能最好的電池之一，我國鋰離子電池市場占有率已居世界第一。在其推動下我國電動汽車的保有量也居世界首位。但是，電動汽車的續(xù)航里程和安全性還有提升空間，必須盡快發(fā)展固態(tài)鋰電池，進(jìn)一步提高能量密度和安全性?？紤]到資源因素，鈉離子電池將成為下一代低速電動汽車和儲能的重要電池。

隨著動力和儲能電池的市場急劇增加，急需鋰離子電池制造人才。根據(jù)教育部、人力資源和社會保障部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合印發(fā)的《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》預(yù)測，至2025年節(jié)能與新能源汽車行業(yè)人才需求將達(dá)到120萬人，人才缺口更是高達(dá)103萬人。目前，國內(nèi)從事鋰離子電池材料與技術(shù)工藝的專業(yè)技能人才奇缺，更是缺乏相關(guān)的培訓(xùn)教材。期待本書的出版能打開一道產(chǎn)教融合和產(chǎn)學(xué)融合之門，為鋰電池行業(yè)培養(yǎng)更多的高素質(zhì)技術(shù)技能人才。

本書由深圳職業(yè)技術(shù)大學(xué)、深圳市電池行業(yè)協(xié)會和深圳市鋰離子電池龍頭企業(yè)多位專家和工程師參與編寫。內(nèi)容豐富，全面系統(tǒng)，重點突出，具體實用，不僅涵蓋了鋰離子電池基礎(chǔ)科學(xué)問題，而且兼顧生產(chǎn)技術(shù)問題，適合于從事鋰離子電池、固態(tài)鋰電池以及鈉離子電池等新型電池研發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用的相關(guān)人員參考，也適合作為高等院校相關(guān)專業(yè)師生的教材。

陳立泉

中國工程院院士

2023年12月12日

深圳市電池行業(yè)協(xié)會會長為教材作序

國家主席習(xí)近平在二〇二四年新年賀詞中提到：國貨潮牌廣受歡迎，國產(chǎn)新手機一機難求，新能源汽車、鋰電池、光伏產(chǎn)品給中國制造增添了新亮色。中國以自強不息的精神奮力攀登，到處都是日新月異的創(chuàng)造。

這讓身處鋰電池行業(yè)的我們倍受鼓舞。

伴隨鋰電產(chǎn)業(yè)加速跑步進(jìn)入TWh大規(guī)模制造時代，人才培養(yǎng)成為鋰電企業(yè)發(fā)展擴(kuò)張中的最大痛點。深圳作為我國鋰電產(chǎn)業(yè)核心引擎，一直在人才培養(yǎng)、標(biāo)準(zhǔn)制定等領(lǐng)域探索可復(fù)制、可借鑒、可推廣的經(jīng)驗做法，例如在全國首設(shè)鋰電池工程專業(yè)職稱評審，率全國之首編制鋰電池安全存儲領(lǐng)域地方標(biāo)準(zhǔn)。深圳電池產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，規(guī)模優(yōu)勢明顯，已形成了囊括關(guān)鍵材料、裝備制造、電池生產(chǎn)、儲能應(yīng)用、回收再利用等完整產(chǎn)業(yè)鏈，培育出一大批具有核心競爭力的企業(yè)以及優(yōu)秀的工程師、產(chǎn)業(yè)工人。基于此背景，為進(jìn)一步做好產(chǎn)業(yè)人才儲備布局，深圳市電池行業(yè)協(xié)會及深圳職業(yè)技術(shù)大學(xué)，以及貝特瑞、新宙邦、星源材質(zhì)、欣旺達(dá)、海目星5家鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的領(lǐng)軍企業(yè)合作共建深圳首個鋰電產(chǎn)業(yè)學(xué)院，通過學(xué)院將無形的優(yōu)秀經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為有形的課程、教材，為鋰電行業(yè)培育更多優(yōu)秀人才!

教材是了解行業(yè)的一個重要窗口，本書作為一本鋰離子電池相關(guān)教材，內(nèi)容涵蓋了鋰離子電池基礎(chǔ)科學(xué)問題和企業(yè)生產(chǎn)中的實際技術(shù)問題，豐富性與實用性兼?zhèn)?。不僅適用于高等院校的教學(xué)過程，對于想了解鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的讀者同樣適用。

陳壽

深圳市電池行業(yè)協(xié)會會長

2024年1月

第1章鋰離子電池概述001

1.1鋰離子電池的由來和發(fā)展001

1.2鋰離子電池的應(yīng)用004

1.2.1電子消費品005

1.2.2電動交通工具005

1.2.3儲能和工業(yè)領(lǐng)域008

1.3鋰離子電池的概念與分類009

1.3.1概念009

1.3.2分類009

1.4鋰離子電池的工作原理011

1.5鋰離子電池的優(yōu)缺點013

1.5.1優(yōu)點013

1.5.2缺點014

1.6相關(guān)術(shù)語014

1.6.1理論克容量014

1.6.2電池設(shè)計容量015

1.6.3N/P比015

1.6.4涂層的壓實密度及孔隙率015

1.6.5首效016

1.6.6能量密度016

1.6.7功率密度016

1.6.8電池充放電倍率016

1.6.9荷電狀態(tài)017

1.6.10內(nèi)阻017

1.6.11電池自放電017

1.6.12電池的壽命017

1.6.13電池組的一致性018

1.6.14化成018

1.7鋰離子電池面臨的機遇和挑戰(zhàn)018

1.7.1政策機遇019

1.7.2產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀020

1.7.3面臨的挑戰(zhàn)023

課后作業(yè)024

第2章正極材料027

2.1正極材料的特點及分類027

2.1.1正極材料的特點027

2.1.2正極材料的分類028

2.2層狀結(jié)構(gòu)正極材料028

2.2.1鈷酸鋰028

2.2.2鎳鈷錳酸鋰031

2.3磷酸鹽橄欖石結(jié)構(gòu)正極材料033

2.3.1磷酸鐵鋰033

2.3.2磷酸錳鐵鋰038

2.4尖晶石結(jié)構(gòu)正極材料039

2.4.1錳酸鋰039

2.4.2鎳錳酸鋰042

2.5正極材料典型制備工藝與表征043

2.5.1制備工藝043

2.5.2理化性質(zhì)048

2.5.3微觀形貌與結(jié)構(gòu)049

2.5.4電化學(xué)性能049

課后作業(yè)050

第3章負(fù)極材料054

3.1負(fù)極材料的特點及分類054

3.1.1負(fù)極材料的特點054

3.1.2負(fù)極材料的分類055

3.2石墨類碳材料056

3.2.1天然石墨056

3.2.2人造石墨058

3.2.3復(fù)合石墨059

3.3非石墨類碳材料060

3.3.1硬碳060

3.3.2軟碳061

3.4鈦酸鋰材料0623.5硅基材料063

3.5.1硅063

3.5.2硅氧化物064

3.5.3硅/碳復(fù)合材料065

3.6過渡金屬氧化物材料066

3.7負(fù)極材料典型制備工藝與表征067

3.7.1制備工藝067

3.7.2理化性質(zhì)071

3.7.3微觀形貌與結(jié)構(gòu)071

3.7.4電化學(xué)性能072

課后作業(yè)073

第4章電解液077

4.1電解液的特點及分類077

4.1.1電解液的特點077

4.1.2電解液的分類078

4.2電解液的組分079

4.2.1溶劑079

4.2.2鋰鹽081

4.2.3添加劑084

4.3電解液對鋰離子電池性能的影響089

4.3.1工作溫度范圍089

4.3.2容量與首次庫侖效率090

4.3.3內(nèi)阻與倍率090

4.3.4循環(huán)與存儲壽命0904.3.5安全性090

4.4電解液雜質(zhì)含量對電池性能的影響091

4.4.1無機物091

4.4.2含有活潑氫原子的有機物092

4.4.3金屬雜質(zhì)092

4.5電解液的典型制備工藝與表征092

4.5.1制備工藝093

4.5.2理化性質(zhì)094

4.5.3性能檢測094

4.5.4電解液的包裝101

課后作業(yè)102

第5章隔膜105

5.1隔膜的特征105

5.2隔膜的關(guān)鍵性能與測試方法106

5.2.1隔膜的關(guān)鍵性能106

5.2.2隔膜關(guān)鍵性能的測試方法107

5.3隔膜的分類及組分111

5.3.1隔膜分類111

5.3.2聚烯烴基膜111

5.3.3特種隔膜113

5.3.4功能涂層隔膜114

5.4隔膜常見制備工藝117

5.4.1隔膜干法工藝117

5.4.2隔膜濕法工藝118

5.5隔膜的典型制備工藝與表征119

5.5.1制備工藝119

5.5.2外觀檢測126

5.5.3常規(guī)物理性能126

5.5.4微觀形貌126

5.5.5電化學(xué)等其他性能127課后作業(yè)127

第6章扣式鋰離子電池制備130

6.1極片的制備130

6.1.1材料準(zhǔn)備130

6.1.2混料132

6.1.3涂布133

6.1.4干燥133

6.1.5輥壓133

6.1.6切片134

6.2手套箱的結(jié)構(gòu)與操作136

6.2.1手套箱的結(jié)構(gòu)136

6.2.2手套箱的操作137

6.3扣式電池的制作139

6.3.1材料準(zhǔn)備139

6.3.2扣式電池的制作工藝140

課后作業(yè)141

第7章圓柱形鋰離子電池制備144

7.1圓柱電池結(jié)構(gòu)145

7.2圓柱電池制備工藝145

7.2.1攪拌制漿146

7.2.2涂布151

7.2.3輥壓154

7.2.4分條158

7.2.5制片158

7.2.6卷繞159

7.2.7入殼與點底焊160

7.2.8滾槽162

7.2.9烘烤162

7.2.10注液1637.2.11正極耳焊接與封口164

7.2.12化成165

7.2.13靜置與分容166

課后作業(yè)167

第8章鋰離子電池材料性能測試與表征172

8.1材料結(jié)構(gòu)與形貌表征172

8.1.1材料結(jié)構(gòu)172

8.1.2微觀形貌173

8.2物性分析174

8.2.1粒度分布174

8.2.2比表面積175

8.2.3振實密度176

8.2.4元素組成177

8.2.5水分含量178

8.2.6碳含量179

8.2.7灰分179

8.3電化學(xué)性能分析180

8.3.1容量與首效180

8.3.2循環(huán)伏安法181

8.3.3交流阻抗法183

8.3.4倍率性能184

8.3.5循環(huán)性能185

課后作業(yè)186

第9章新一代電池的展望188

9.1鋰硫電池188

9.1.1鋰硫電池的工作原理188

9.1.2鋰硫電池的優(yōu)缺點190

9.1.3鋰硫電池材料的研究進(jìn)展190

9.1.4鋰硫電池的展望1959.2鈉離子電池195

9.2.1鈉離子電池的工作原理195

9.2.2鈉離子電池的優(yōu)缺點196

9.2.3鈉離子電池材料的研究進(jìn)展197

9.2.4鈉離子電池的展望203

9.3固態(tài)鋰電池203

9.3.1固態(tài)鋰電池的工作原理203

9.3.2固態(tài)鋰電池的優(yōu)缺點204

9.3.3固態(tài)鋰電池材料的研究進(jìn)展205

9.3.4固態(tài)鋰電池的展望208

課后作業(yè)209

參考答案211

參考文獻(xiàn)219

樣章試讀

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