锂离子电池三元材料:工艺技术及生产应用作 者: 王伟东,仇卫华,丁倩倩 等 著出版时间: 2015内容简介《锂离子电池三元材料:工艺技术及生产应用》是国内第一条自主设计制造的锂电池三元材料生产线、国内首家三元材料企业十年来专注于三元材料产业化的成果总结。 《锂离子电池三元材料:工艺技术及生产应用》将实际经验与合成理论相结合,总结了三元材料制造各个环节的基本原理和工艺特点,并对三元材料的市场前景进行了详细分析。具体内容包括三元材料的特点、三元材料合成理论和研发方向;三元材料相关金属资源;三元材料前驱体制备、成品煅烧和粉体制备;三元材料关键技术指标控制优化;三元材料检测方法;三元材料应用技术、应用领域、市场前景和专利分析。 《锂离子电池三元材料—工艺技术及生产应用》既有丰富具体的实践内容,又有相适应的理论分析,是从事新能源汽车、锂离子电池、锂离子电池正极材料以及正极材料相关原材料和矿产资源投资开发、行业研究人员的重要参考书;更是从事正极材料产品研发、设计、生产、销售的技术人员、管理人员、教学人员、分析检测人员、相关研究生和本科生的工具书。1 概述1.1 锂离子电池工作原理及基本组成 / 0011.1.1 锂离子电池工作原理 / 0011.1.2 锂离子电池组成 / 0021.2 相关术语 / 0061.2.1 电池的电压 / 0061.2.2 电池的容量和比容量 / 0071.2.3 电池的能量和比能量 / 0081.2.4 电池的功率和比功率 / 0091.2.5 充放电速率 / 0101.2.6 放电深度 / 0101.2.7 库仑效率 / 0101.2.8 电池内阻 / 0101.2.9 电池寿命 / 010参考文献 / 0112 锂离子电池正极材料简介2.1 层状正极材料 / 0142.1.1 LiCoO2正极材料 / 0142.1.2 LiNiO2正极材料 / 0202.1.3 层状LiMnO2材料 / 0262.2 高容量富锂材料 / 0282.2.1 富锂材料的结构特征 / 0292.2.2 富锂材料的电化学性能 / 0302.2.3 富锂材料存在问题及其改性 / 0312.2.4 富锂材料的研发方向 / 0332.3 尖晶石锰酸锂 / 0352.3.1 4V尖晶石锰酸锂 / 0352.3.2 5V尖晶石镍锰酸锂 / 0392.4 聚阴离子正极材料 / 0432.4.1 LiMPO4(M=Fe,Mn)材料 / 0432.4.2 Li3V2(PO4)3材料 / 0482.4.3 LiVPO4F材料 / 0502.4.4 硅酸盐类材料 / 051参考文献 / 0583 三元正极材料的性能3.1 三元正极材料的结构及电化学性能 / 0683.1.1 三元材料的结构 / 0683.1.2 三元材料的电化学性能 / 0703.2 三元材料存在问题及改性 / 0763.2.1 三元材料存在的问题 / 0763.2.2 三元材料的改性 / 0793.3 三元材料研发方向 / 0863.3.1 高容量三元材料(NCA)的研究 / 0873.3.2 高功率三元材料的研究 / 0903.3.3 合成方法的改进 / 0913.3.4 与三元材料匹配的电解液添加剂的研究 / 093参考文献 / 0954 三元材料的应用领域和市场预测4.1 全球二次电池产能及消耗 / 0994.2 锂离子电池应用领域及市场分析 / 1004.3 锂离子电池常见类型 / 1014.4 三元材料应用和市场预测 / 1034.4.1 3C数码 / 1034.4.2 移动电源 / 1054.4.3 电动工具 / 1064.4.4 电动自行车 / 1084.4.5 电动汽车 / 1094.4.6 通信 / 1164.4.7 储能 / 1184.4.8 电子烟 / 1204.4.9 可穿戴 / 1214.5 三元材料的应用实例 / 1224.5.1 倍率型18650圆柱电池 / 1224.5.2 能量型18650圆柱电池 / 1234.5.3 10A·h和20A·h动力软包电池 / 1244.5.4 三元材料电池组在电动汽车上的应用 / 1254.5.5 三元材料电池组在电动大巴上的应用 / 126参考文献 / 1285 三元材料相关金属资源5.1 全球锂离子电池正极材料对金属资源的消耗 / 1295.2 金属价格波动对三元材料成本的影响 / 1375.3 锂资源 / 1375.3.1 世界及中国锂资源 / 1385.3.2 碳酸锂、氢氧化锂生产商 / 1405.3.3 锂的用途及消费 / 1435.4 镍资源 / 1445.4.1 世界及中国镍资源 / 1445.4.2 硫酸镍生产商 / 1465.4.3 镍的用途与消费 / 1475.5 钴资源 / 1485.5.1 世界及中国钴资源 / 1495.5.2 硫酸钴生产商 / 1505.5.3 钴的用途及消费 / 1515.6 锰资源 / 1535.6.1 世界及中国锰资源 / 1535.6.2 硫酸锰生产商 / 1535.6.3 锰的用途及消费 / 1545.7 金属回收利用 / 1545.7.1 废旧电池的预处理分选工艺 / 1555.7.2 有价金属的回收利用工艺 / 156参考文献 / 1596 三元材料合成方法6.1 合成方法概述 / 1616.1.1 溶胶-凝胶法 / 1616.1.2 水热与溶剂热合成方法 / 1636.1.3 微波合成 / 1656.1.4 低热固相反应 / 1676.1.5 流变相反应法 / 1686.1.6 自蔓延燃烧合成 / 1696.2 共沉淀反应 / 1706.2.1 基本概念 / 1706.2.2 工艺参数对M(OH)2(M=Ni,Co,Mn)前驱体的影响 / 1736.3 高温固相反应 / 1776.3.1 高温的获得和测量 / 1776.3.2 高温固相合成反应机理 / 1786.3.3 高温固相合成反应中的几个问题 / 1806.3.4 高温固相合成反应应用实例 / 181参考文献 / 1867 前驱体制备工艺及设备7.1 前驱体制备流程图及过程控制 / 1897.2 主要原材料 / 1917.2.1 硫酸镍(NiSO4·6H2O) / 1917.2.2 硫酸钴(CoSO4·7H2O) / 1937.2.3 硫酸锰(MnSO4·H2O) / 1967.3 纯水设备 / 1977.3.1 水中的杂质[9] / 1977.3.2 前驱体纯水水质要求 / 1987.3.3 纯水制备 / 1997.4 氮气 / 2007.5 前驱体反应工艺 / 2027.5.1 氨水浓度 / 2027.5.2 pH值 / 2037.5.3 不同组分前驱体的反应控制 / 2087.5.4 反应时间 / 2107.5.5 反应气氛 / 2127.5.6 固含量 / 2137.5.7 反应温度 / 2157.5.8 流量 / 2157.5.9 杂质 / 2157.6 搅拌设备 / 2167.6.1 材质的选择 / 2167.6.2 搅拌器选择 / 2177.6.3 反应釜 / 2207.7 自动化反应控制 / 2207.7.1 pH值自动控制 / 2207.7.2 温度控制 / 2237.7.3 常用控制件选型 / 2257.8 过滤洗涤工艺及设备 / 2267.8.1 成饼过滤原理 / 2267.8.2 过滤介质 / 2277.8.3 过滤设备 / 2297.9 干燥工艺及设备 / 2317.9.1 干燥工艺 / 2317.9.2 干燥设备 / 2327.10 前驱体的各项指标及检测方法 / 236参考文献 / 2378 成品制备工艺及设备8.1 成品制备工艺和过程检验 / 2398.2 锂源 / 2408.2.1 碳酸锂 / 2418.2.2 氢氧化锂 / 2438.3 锂化工艺及称量设备 / 2458.3.1 锂化工艺 / 2458.3.2 称量设备 / 2488.4 混合工艺及设备 / 2498.4.1 混合设备分类 / 2508.4.2 三元材料混合设备的选择 / 2508.4.3 三元材料常见混合设备 / 2518.4.4 高速混合机和球磨混合机对比 / 2548.5 煅烧设备 / 2558.5.1 辊道窑 / 2558.5.2 辊道窑和推板窑性能对比 / 2608.5.3 匣钵 / 2628.5.4 三元材料匣钵自动装卸料系统简介 / 2638.6 煅烧工艺 / 2668.6.1 煅烧温度和时间 / 2668.6.2 烧失率和煅烧气氛 / 2698.6.3 匣钵层数和装料量 / 2708.7 前驱体对煅烧工艺及成品性能的影响 / 2728.7.1 前驱体的氧化 / 2738.7.2 粒度分布 / 2738.7.3 形貌 / 2748.8 粉碎工艺及设备 / 2758.8.1 粉碎设备的分类 / 2758.8.2 常见三元材料粉碎设备 / 2758.8.3 粉碎工艺 / 2798.9 分级、筛分和包装 / 2828.9.1 分级 / 2828.9.2 筛分 / 2828.9.3 包装 / 2848.10 磁选除铁 / 2858.10.1 磁选除铁设备 / 2858.10.2 磁选除铁案例 / 2868.11 成品的各项指标及检测方法 / 2878.12 三元材料关键指标控制方法 / 2898.12.1 容量 / 2898.12.2 倍率 / 2898.12.3 游离锂 / 2918.12.4 比表面积 / 2928.13 成品改性工艺及设备 / 2948.13.1 水洗 / 2948.13.2 湿法包膜 / 2978.13.3 机械融合 / 2988.13.4 喷雾造粒 / 302参考文献 / 3069 三元材料性能的测试方法、原理及设备9.1 X射线衍射 / 3099.1.1 基本原理 / 3099.1.2 XRD分析实例 / 3109.1.3 主要设备厂家 / 3169.2 扫描电子显微镜(SEM) / 3169.2.1 SEM基本工作原理及应用 / 3179.2.2 SEM应用实例 / 3179.2.3 主要设备厂家 / 3219.3 粒度分析 / 3219.3.1 激光粒度仪 / 3229.3.2 影响测试结果的因素 / 3229.4 比表面分析 / 3249.4.1 比表面仪 / 3259.4.2 比表面积测试结果的影响因素 / 3259.5 水分分析 / 3279.5.1 水分分析仪 / 3279.5.2 影响三元材料水分分析结果的因素 / 3279.6 振实密度 / 3289.7 金属元素含量分析 / 3299.7.1 原子吸收分光光度计(AAS) / 3299.7.2 电感耦合等离子体原子发射光谱分析仪(ICP-AES) / 3309.7.3 化学滴定分析 / 3309.7.4 ICP-AES对三元材料中镍、钴、锰、锂的分析 / 3339.7.5 三元材料镍钴锰滴定分析与ICP-AES分析结果比对 / 3349.8 热分析 / 3359.8.1 基本原理 / 3359.8.2 应用实例 / 3369.9 材料电化学性能测试 / 3379.9.1 恒电流充放电测试 / 3379.9.2 循环伏安法 / 3379.9.3 交流阻抗法 / 3399.9.4 锂离子电池性能测试设备和方法 / 3419.9.5 扣式电池制备工艺及设备 / 3419.9.6 软包电池制备工艺及设备 / 3429.9.7 圆柱电池制备工艺及设备 / 3439.9.8 锂离子电池安全性能测试 / 345参考文献 / 34610 三元材料使用建议10.1 首放效率及正负极配比 / 34910.2 水分控制 / 35110.3 压实密度 / 35210.3.1 影响压实密度的因素 / 35210.3.2 如何提升压实密度 / 35310.3.3 过压 / 35610.4 极片掉粉 / 35810.5 高低温性能 / 35810.6 三元材料混合使用 / 36110.6.1 尖晶石锰酸锂和三元材料的混合 / 36110.6.2 钴酸锂和三元材料的混合 / 36410.7 三元材料电池安全性能 / 36710.7.1 电池的热失控 / 36710.7.2 负极的选择 / 36810.7.3 电解液的选择 / 36910.7.4 隔膜的改进 / 370参考文献 / 37111 国内外主要三元材料企业11.1 前驱体生产企业 / 37311.2 三元材料生产企业 / 37411.2.1 欧美三元材料企业 / 37411.2.2 日本三元材料企业 / 37511.2.3 韩国三元材料企业 / 37611.2.4 中国三元材料企业 / 37712 三元材料专利分析12.1 三元材料NCM专利分析 / 38112.1.1 专利申请总体状况 / 38112.1.2 NCM材料的重要专利 / 38312.1.3 国内外主要企业分析 / 38412.1.4 小结 / 39112.2 NCA专利分析 / 39212.2.1 专利申请总体情况 / 39212.2.2 NCA材料的重要专利 / 39312.2.3 国内外主要企业分析 / 39412.2.4 小结 / 401附录Ⅰ 三元材料相关化学滴定方法Ⅰ.1 原料硫酸镍/氯化镍中镍含量的测定 / 403Ⅰ.2 硫酸钴/氯化钴/钴酸锂中钴含量的测定 / 404Ⅰ.3 硫酸锰/氯化锰中锰含量的测定 / 404Ⅰ.4 三元材料中的镍钴锰总含量测定 / 405附录Ⅱ 软包电池和圆柱电池制作工序Ⅱ.1 软包电池制作程序 / 407Ⅱ.2 圆柱电池18650制作程序 / 409 上一篇: 锂离子电池安全性能研究 下一篇: 锂离子电池系统检测与评估