引言:锂离子电池的发展Masaki Yoshio,Akiya Kozawa,and Ralph J.Brodd
0.1简介
0.2锂离子电池发展史
0.3锂离子电池历史及专利
0.4电解质添加剂:一种提高锂离子电池能量密度和安全性的方法
参考文献7第1章 锂离子电池市场概况Ralph J.Brodd
1.1概述
1.2当前锂离子电池市场
1.3市场特征
1.4消费电子产品
1.5手持电动工具
1.6不间断电源及静态储能
1.7运输工具
参考文献
第2章 锂离子电池正极材料综述Masaki Yoshio and Hideyuki Noguchi
2.1正极材料现状
2.2正极材料的结构
2.3充放电过程中的电化学特征及结构变化
2.4正极材料存在的问题(层状材料和尖晶石LiMn2O4型材料的安全问题)
2.5锂离子电池正极材料的最新进展
参考文献
第3章 碳负极材料Zempachi Ogumi and Hongyu Wang
3.1LiGIC(锂石墨层间化合物)的阶现象
3.2固体电解质中间相薄膜的形成
3.3碳结构与电化学性能的相关性
3.4碳中Li+的扩散
3.5超高容量的碳
3.6嵌锂碳的热安全性
3.7碳的结构修饰
3.8实用型碳负极材料
参考文献
第4章 功能电解质:添加剂Makoto Ue
4.1概述
4.2特定功能的电解质
4.3负极成膜添加剂
4.4正极保护添加剂
4.5过充电保护添加剂
4.6湿润剂
4.7阻燃剂
4.8其他添加剂
4.9结论
参考文献
第5章 锂离子电池的碳导电添加剂Michael E.Spahr
5.1概述
5.2石墨粉末
5.3炭黑导电添加剂
5.4石墨还是炭黑?
5.5其他纤维状碳导电添加剂
参考文献
第6章 锂离子电池中聚偏氟乙烯(PVDF)相关材料的应用Aisaku Nagai
6.1概述
6.2聚合物的电化学稳定性
6.3PVDF的物理性质
6.4KF聚合物的产品范围
参考文献
第7章 SBR黏结剂(用于负极)和ACM黏结剂(用于正极)Haruhisa Yamamoto and Hidekazu Mori
7.1概述
7.2SBR和ACM黏结剂的特性
7.3负极黏结剂:BM400B
7.4正极黏结剂:BM500B
7.5总结
参考文献
第8章 锂离子电池的制造过程Kazuo Tagawa and Ralph J.Brodd
8.1概述
8.2电池设计
8.3圆柱形和方形电池的制造
8.4混浆和涂覆
8.5圆柱形电池的制造
8.6方形电池的制造
8.7锂离子平板电池和聚合物电池的制造
8.8化成及老化
8.9安全性
参考文献
第9章 聚阴离子正极活性材料Shigeto Okada and Junichi Yamaki
9.1第一代4V正极材料
9.2第二代正极材料
参考文献
第10章 金属氧化物包覆的正极材料的过充电行为Jaephil Cho,Byungwoo Park,and Yangkook Sun
10.1简介
10.2正极材料过充电反应机理
10.3AlPO4包覆层的厚度对LiCoO2正极的影响
10.4包覆Al2O3和AlPO4的LiCoO2的比较
10.5包覆AlPO4和包覆LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的LiCoO2正极的对比
10.6ZnO包覆的LiNi0.5Mn1.5O4尖晶石正极
致谢
参考文献
第11章 金属合金负极材料的发展Nikolay Dimov
11.1概述
11.2常温下锂离子电池用锂合金的历史回顾
11.3含硅材料和锂之间的电化学反应机理
11.4硅基负极的制备工艺
11.5硅碳复合电极
11.6总结和展望
参考文献
第12章 HEV应用Tatsuo Horiba
12.1概述
12.2日本之外的国家
12.3日本
12.4日立/新神户
12.5HEV电池模组
12.6前景展望
参考文献
第13章 锂离子电池阻燃添加剂Masashi Otsuki and Takao Ogino
13.1概述
13.2磷氮烯化合物
13.3添加剂磷氮烯的优化结构
13.4可燃性的判定方法
13.5热稳定性
13.6电池性能
13.7结论
参考文献
第14章 基于石墨正极和活性碳负极的高能电容器Masaki Yoshio,Hitoshi Nakamura,Hongyu Wang
参考文献
第15章 用于二次锂离子电池的LiCoO2的开发Hidekazu Awano
15.1概述
15.2LiCoO2的制造方法和性质
15.3进一步提高LiCoO2的性能
15.4总结
参考文献
第16章 正极材料:LiNiO2和相关化合物Kazuhiko Kikuya, Masami Ueda, and Hiroshi Yamamoto
16.1概述
16.2LiNiO2的合成工艺
16.3工艺和质量之间的关系
16.4总结
参考文献
第17章 锂离子电池锰基正极活性材料Koichi Numata
17.1概述
17.2尖晶石锰酸锂
17.3层状的含锰材料
参考文献
第18章 锂离子电池碳负极材料发展趋势Tatsuya Nishida
18.1概述
18.2MAG的粉末特性
18.3MAG的充放电特性
18.4结论
参考文献
第19章 锂离子电池功能电解质Hideya Yoshitake
19.1概述
19.2锂离子电池电解质的过去和未来
19.3功能电解质
19.4第二代功能电解质
19.5为正极设计的第三代功能电解质
19.6其他功能电解质
19.7补充说明
参考文献
第20章 锂离子电池隔膜Zhengming(John)Zhang and Premanand Ramadass
20.1概述
20.2电池及隔膜市场
20.3隔膜与电池
20.4隔膜的要求
20.5锂离子二次电池的隔膜
20.6总结
20.7未来的发展方向
参考文献
第21章 聚合物电解质与聚合物电池Toshiyuki Osawa and Michiyuki Kono
21.1概述
21.2锂离子电池的聚合物电解质
21.3干式聚合物电解质
21.4凝胶态聚合物电解质
21.5使用纯聚合物电解质的商业聚合物电池
21.6使用凝胶聚合物电解质的商业化聚合物电池
21.7新趋势
21.8前景展望
参考文献
第22章 用于大型二次锂离子电池的优化新型硬碳Aisaku Nagai,Kazuhiko Shimizu,Mariko Maeda,and Kazuma Gotoh
22.1概述
22.2一种新型硬碳的结构和电化学性质
22.3小结
参考文献
第23章 高容量锂离子电池正极材料LiMn2O4Masaki Okada and Masaki Yoshio
23.1概述
23.2实验
23.3结果和讨论
23.4结论
参考文献
1.4消费电子产品
手机和笔记本电脑的应用驱动将持续主导电池的应用市场,随着人们更多的关注,高性能设备、蓝牙耳机和3G移动电话将继续扩展这个市场。美国、欧洲的手机和笔记本电脑市场已接近饱和,增长速度与国民生产总值同步。手机和笔记本电脑市场增长潜力较大的是亚洲,尤其是中国和印度。
摄像机约占电池应用的25%。通常摄像机是不连续使用的,在使用之前会放置一段时间,锂离子电池的储存寿命要明显好于之前使用的Nicd电池和Ni—MH电池。数码照相机的应用紧随其后,它们使用的碱性电池和Ni—MH电池正逐渐被锂离子电池替代。大多数一次电池缺乏照相机工作时所需的瞬间高脉冲电流的要求,只有LiFesz体系一次电池能满足数码相机工作时的性能要求。笔记本电脑和手机用户会定期为电池充电以保证持续使用。此外,很多手机都有内置摄像头,这有可能减缓数码相机市场的发展。
1.5手持电动工具
电动工具市场主要以Ni—Cd电池为主。就电池体积而言,它排在第三位。与锂离子电池相比,这种电池较重且工作时间短。早期的锂离子电池高功率性能不及NiCd电池,近来采用LiMn2O4或LiFePO4正极材料的高功率锂离子电池开始应用于电动工具领域。与以前的Ni—cd电池相比,锂离子电池体积只有其三分之一,质量也只有其一半。使用磷酸盐正极材料的电池在安全性方面具有明显优势,其600℃以下不会热失控。纳米磷酸盐正极材料具有更好的安全性能和更高的容量,因此是理想的正极材料。由于这个市场对价格非常敏感,且NiMH电池低温性能和高功率性能较差,因此Ni—cd电池得到了更多的应用。锂离子电池电动工具的引进者DeWalt和MilwaukeeTool为锂离子电池的发展提供了契机。
1.6不间断电源及静态储能
不问断电源市场每年的销售额为60~100亿美元,并且与国民生产总值(GNP)同步增长。市场主要以铅酸电池为主。铅酸电池正在由湿式技术缓慢转变为阀控式技术。阀控式铅酸电池是密封的,在充电和静置状态下不会释放氢气和酸性气体,但是其造价较高。造价更高的袋式Ni—cd电池对阀控电池有很强的竞争力,这种电池有很长的使用寿命,Ni—cd电池使用15年或更长的时间是很正常的。越来越高的环保要求使环境友好的高成本锂离子电、池对铅酸电池和Ni~Cd电池形成了挑战。
不间断电源市场是价格敏感型市场,锂离子电池需要达到0.3美元/w·h才有可能实现市场渗透,新型的、成本更低的锰和磷酸盐正极材料电池可以达到这个成本目标。需要说明的是,这个市场领域的几家铅酸电池公司最近已经和锂离子电池制造商签订协议,为其提供电池以进行评估,此现象表明大多数传统的铅酸电池制造商已经在积极转型中。
1.7运输工具
锂离子电池在运输工具领域有很好的商机。锂离子电池在动力电池市场拥有最好的前景,一旦实现应用,锂离子电池在运输工具的应用市场将会远‘远大于便携设备市场。segway运输车已经将NiMH电池换为锂离子电池。丰田Prius将会在下一代模组设计中将Ni—MH电池改为锂离子电池。包括淡水湖的救援摩托艇在内,锂离子电池将进入这个庞大的市场并搭建起自己的平台。欧洲已经开始禁止在所有湖泊使用汽油摩托艇,美国的一些湖泊也开始禁止汽油摩托艇的使用,驾驶者必须使用电池驱动的摩托艇。这些摩托艇目前使用的是铅酸电池。在欧洲,更小、更轻便的锂离子电池在这个领域中已开始应用。
2007年,Tesla电动汽车达到了200英里以上的续航里程,为运输领域过渡至电池驱动奠定了基础,使用新型正负极体系的锂离子电池也将替代传统的铅酸su(启动一照明点火)电池用于燃油动力交通工具的启动申源。
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