锂离子电池三元材料:工艺技术及生产应用 王伟东,仇卫华,丁倩倩 等 编著 著 专业科技 文轩网

1概述
1.1锂离子电池工作原理及基本组成/001
1.1.1锂离子电池工作原理/001
1.1.2锂离子电池组成/002
1.2相关术语/006
1.2.1电池的电压/006
1.2.2电池的容量和比容量/007
1.2.3电池的能量和比能量/008
1.2.4电池的功率和比功率/009
1.2.5充放电速率/010
1.2.6放电深度/010
1.2.7库仑效率/010
1.2.8电池内阻/010
1.2.9电池寿命/010
参考文献/011
2锂离子电池正极材料简介
2.1层状正极材料/014
2.1.1LiCoO2正极材料/014
2.1.2LiNiO2正极材料/020
2.1.3层状LiMnO2材料/026
2.2高容量富锂材料/028
2.2.1富锂材料的结构特征/029
2.2.2富锂材料的电化学性能/030
2.2.3富锂材料存在问题及其改性/031
2.2.4富锂材料的研发方向/033
2.3尖晶石锰酸锂/035
2.3.14V尖晶石锰酸锂/035
2.3.25V尖晶石镍锰酸锂/039
2.4聚阴离子正极材料/043
2.4.1LiMPO4（M=Fe，Mn）材料/043
2.4.2Li3V2(PO4)3材料/048
2.4.3LiVPO4F材料/050
2.4.4硅酸盐类材料/051
参考文献/058
3三元正极材料的性能
3.1三元正极材料的结构及电化学性能/068
3.1.1三元材料的结构/068
3.1.2三元材料的电化学性能/070
3.2三元材料存在问题及改性/076
3.2.1三元材料存在的问题/076
3.2.2三元材料的改性/079
3.3三元材料研发方向/086
3.3.1高容量三元材料（NCA）的研究/087
3.3.2高功率三元材料的研究/090
3.3.3合成方法的改进/091
3.3.4与三元材料匹配的电解液添加剂的研究/093
参考文献/095
4三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/099
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
4.4.13C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
4.5.310A·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
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
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
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
7.5.2pH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
7.7.1pH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
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
9.1X射线衍射/309
9.1.1基本原理/309
9.1.2XRD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
9.2.1SEM基本工作原理及应用/317
9.2.2SEM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
9.7.4ICP-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
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
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
12.1三元材料NCM专利分析/381
12.1.1专利申请总体状况/381
12.1.2NCM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
12.2NCA专利分析/392
12.2.1专利申请总体情况/392
12.2.2NCA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
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
Ⅱ.1软包电池制作程序/407
Ⅱ.2圆柱电池18650制作程序/409