锂离子电池三元材料 工艺技术及生产应用PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

锂离子电池三元材料 工艺技术及生产应用PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

1 概述1

1.1 锂离子电池工作原理及基本组成1

1.1.1 锂离子电池工作原理1

1.1.2 锂离子电池组成2

1.2 相关术语6

1.2.1 电池的电压6

1.2.2 电池的容量和比容量7

1.2.3 电池的能量和比能量8

1.2.4 电池的功率和比功率9

1.2.5 充放电速率10

1.2.6 放电深度10

1.2.7 库仑效率10

1.2.8 电池内阻10

1.2.9 电池寿命10

参考文献11

2 锂离子电池正极材料简介14

2.1 层状正极材料14

2.1.1 LiCoO2正极材料14

2.1.2 LiNiO2正极材料20

2.1.3 层状LiMnO2材料26

2.2 高容量富锂材料28

2.2.1 富锂材料的结构特征29

2.2.2 富锂材料的电化学性能30

2.2.3 富锂材料存在问题及其改性31

2.2.4 富锂材料的研发方向33

2.3 尖晶石锰酸锂35

2.3.1 4V尖晶石锰酸锂35

2.3.2 5V尖晶石镍锰酸锂39

2.4 聚阴离子正极材料43

2.4.1 LiMPO4（M=Fe,Mn）材料43

2.4.2 Li3V2（PO4）3材料48

2.4.3 LiVPO4F材料50

2.4.4 硅酸盐类材料51

参考文献58

3 三元正极材料的性能68

3.1 三元正极材料的结构及电化学性能68

3.1.1 三元材料的结构68

3.1.2 三元材料的电化学性能70

3.2 三元材料存在问题及改性76

3.2.1 三元材料存在的问题76

3.2.2 三元材料的改性79

3.3 三元材料研发方向86

3.3.1 高容量三元材料（NCA）的研究87

3.3.2 高功率三元材料的研究90

3.3.3 合成方法的改进91

3.3.4 与三元材料匹配的电解液添加剂的研究93

参考文献95

4 三元材料的应用领域和市场预测99

4.1 全球二次电池产能及消耗99

4.2 锂离子电池应用领域及市场分析100

4.3 锂离子电池常见类型101

4.4 三元材料应用和市场预测103

4.4.1 3C数码103

4.4.2 移动电源105

4.4.3 电动工具106

4.4.4 电动自行车108

4.4.5 电动汽车109

4.4.6 通信116

4.4.7 储能118

4.4.8 电子烟120

4.4.9 可穿戴121

4.5 三元材料的应用实例122

4.5.1 倍率型18650圆柱电池122

4.5.2 能量型18650圆柱电池123

4.5.3 10A·h和20A·h动力软包电池124

4.5.4 三元材料电池组在电动汽车上的应用125

4.5.5 三元材料电池组在电动大巴上的应用126

参考文献128

5 三元材料相关金属资源129

5.1 全球锂离子电池正极材料对金属资源的消耗129

5.2 金属价格波动对三元材料成本的影响137

5.3 锂资源137

5.3.1 世界及中国锂资源138

5.3.2 碳酸锂、氢氧化锂生产商140

5.3.3 锂的用途及消费143

5.4 镍资源144

5.4.1 世界及中国镍资源144

5.4.2 硫酸镍生产商146

5.4.3 镍的用途与消费147

5.5 钴资源148

5.5.1 世界及中国钴资源149

5.5.2 硫酸钴生产商150

5.5.3 钴的用途及消费151

5.6 锰资源153

5.6.1 世界及中国锰资源153

5.6.2 硫酸锰生产商153

5.6.3 锰的用途及消费154

5.7 金属回收利用154

5.7.1 废旧电池的预处理分选工艺155

5.7.2 有价金属的回收利用工艺156

参考文献159

6 三元材料合成方法161

6.1 合成方法概述161

6.1.1 溶胶-凝胶法161

6.1.2 水热与溶剂热合成方法163

6.1.3 微波合成165

6.1.4 低热固相反应167

6.1.5 流变相反应法168

6.1.6 自蔓延燃烧合成169

6.2 共沉淀反应170

6.2.1 基本概念170

6.2.2 工艺参数对M（OH）2（M=Ni,Co,Mn）前驱体的影响173

6.3 高温固相反应177

6.3.1 高温的获得和测量177

6.3.2 高温固相合成反应机理178

6.3.3 高温固相合成反应中的几个问题180

6.3.4 高温固相合成反应应用实例181

参考文献186

7 前驱体制备工艺及设备189

7.1 前驱体制备流程图及过程控制189

7.2 主要原材料191

7.2.1 硫酸镍（NiSO4·6H2O）191

7.2.2 硫酸钴（CoSO4·7H2O）193

7.2.3 硫酸锰（MnSO4·H2O）196

7.3 纯水设备197

7.3.1 水中的杂质［9］197

7.3.2 前驱体纯水水质要求198

7.3.3 纯水制备199

7.4 氮气200

7.5 前驱体反应工艺202

7.5.1 氨水浓度202

7.5.2 pH值203

7.5.3 不同组分前驱体的反应控制208

7.5.4 反应时间210

7.5.5 反应气氛212

7.5.6 固含量213

7.5.7 反应温度215

7.5.8 流量215

7.5.9 杂质215

7.6 搅拌设备216

7.6.1 材质的选择216

7.6.2 搅拌器选择217

7.6.3 反应釜220

7.7 自动化反应控制220

7.7.1 pH值自动控制220

7.7.2 温度控制223

7.7.3 常用控制件选型225

7.8 过滤洗涤工艺及设备226

7.8.1 成饼过滤原理226

7.8.2 过滤介质227

7.8.3 过滤设备229

7.9 干燥工艺及设备231

7.9.1 干燥工艺231

7.9.2 干燥设备232

7.10 前驱体的各项指标及检测方法236

参考文献237

8 成品制备工艺及设备239

8.1 成品制备工艺和过程检验239

8.2 锂源240

8.2.1 碳酸锂241

8.2.2 氢氧化锂243

8.3 锂化工艺及称量设备245

8.3.1 锂化工艺245

8.3.2 称量设备248

8.4 混合工艺及设备249

8.4.1 混合设备分类250

8.4.2 三元材料混合设备的选择250

8.4.3 三元材料常见混合设备251

8.4.4 高速混合机和球磨混合机对比254

8.5 煅烧设备255

8.5.1 辊道窑255

8.5.2 辊道窑和推板窑性能对比260

8.5.3 匣钵262

8.5.4 三元材料匣钵自动装卸料系统简介263

8.6 煅烧工艺266

8.6.1 煅烧温度和时间266

8.6.2 烧失率和煅烧气氛269

8.6.3 匣钵层数和装料量270

8.7 前驱体对煅烧工艺及成品性能的影响272

8.7.1 前驱体的氧化273

8.7.2 粒度分布273

8.7.3 形貌274

8.8 粉碎工艺及设备275

8.8.1 粉碎设备的分类275

8.8.2 常见三元材料粉碎设备275

8.8.3 粉碎工艺279

8.9 分级、筛分和包装282

8.9.1 分级282

8.9.2 筛分282

8.9.3 包装284

8.10 磁选除铁285

8.10.1 磁选除铁设备285

8.10.2 磁选除铁案例286

8.11 成品的各项指标及检测方法287

8.12 三元材料关键指标控制方法289

8.12.1 容量289

8.12.2 倍率289

8.12.3 游离锂291

8.12.4 比表面积292

8.13 成品改性工艺及设备294

8.13.1 水洗294

8.13.2 湿法包膜297

8.13.3 机械融合298

8.13.4 喷雾造粒302

参考文献306

9 三元材料性能的测试方法、原理及设备309

9.1 X射线衍射309

9.1.1 基本原理309

9.1.2 XRD分析实例310

9.1.3 主要设备厂家316

9.2 扫描电子显微镜（SEM）316

9.2.1 SEM基本工作原理及应用317

9.2.2 SEM应用实例317

9.2.3 主要设备厂家321

9.3 粒度分析321

9.3.1 激光粒度仪322

9.3.2 影响测试结果的因素322

9.4 比表面分析324

9.4.1 比表面仪325

9.4.2 比表面积测试结果的影响因素325

9.5 水分分析327

9.5.1 水分分析仪327

9.5.2 影响三元材料水分分析结果的因素327

9.6 振实密度328

9.7 金属元素含量分析329

9.7.1 原子吸收分光光度计（AAS）329

9.7.2 电感耦合等离子体原子发射光谱分析仪（ICP-AES）330

9.7.3 化学滴定分析330

9.7.4 ICP-AES对三元材料中镍、钴、锰、锂的分析333

9.7.5 三元材料镍钴锰滴定分析与ICP-AES分析结果比对334

9.8 热分析335

9.8.1 基本原理335

9.8.2 应用实例336

9.9 材料电化学性能测试337

9.9.1 恒电流充放电测试337

9.9.2 循环伏安法337

9.9.3 交流阻抗法339

9.9.4 锂离子电池性能测试设备和方法341

9.9.5 扣式电池制备工艺及设备341

9.9.6 软包电池制备工艺及设备342

9.9.7 圆柱电池制备工艺及设备343

9.9.8 锂离子电池安全性能测试345

参考文献346

10 三元材料使用建议349

10.1 首放效率及正负极配比349

10.2 水分控制351

10.3 压实密度352

10.3.1 影响压实密度的因素352

10.3.2 如何提升压实密度353

10.3.3 过压356

10.4 极片掉粉358

10.5 高低温性能358

10.6 三元材料混合使用361

10.6.1 尖晶石锰酸锂和三元材料的混合361

10.6.2 钴酸锂和三元材料的混合364

10.7 三元材料电池安全性能367

10.7.1 电池的热失控367

10.7.2 负极的选择368

10.7.3 电解液的选择369

10.7.4 隔膜的改进370

参考文献371

11 国内外主要三元材料企业373

11.1 前驱体生产企业373

11.2 三元材料生产企业374

11.2.1 欧美三元材料企业374

11.2.2 日本三元材料企业375

11.2.3 韩国三元材料企业376

11.2.4 中国三元材料企业377

12 三元材料专利分析381

12.1 三元材料NCM专利分析381

12.1.1 专利申请总体状况381

12.1.2 NCM材料的重要专利383

12.1.3 国内外主要企业分析384

12.1.4 小结391

12.2 NCA专利分析392

12.2.1 专利申请总体情况392

12.2.2 NCA材料的重要专利393

12.2.3 国内外主要企业分析394

12.2.4 小结401

附录Ⅰ 三元材料相关化学滴定方法403

Ⅰ.1 原料硫酸镍／氯化镍中镍含量的测定403

Ⅰ.2 硫酸钴／氯化钴／钴酸锂中钴含量的测定404

Ⅰ.3 硫酸锰／氯化锰中锰含量的测定404

Ⅰ.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407

Ⅱ.1 软包电池制作程序407

Ⅱ.2 圆柱电池18650制作程序409