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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　隨著新能源汽車保有量的快速增長(zhǎng)，作為電動(dòng)汽車的核心部件——電池成為各大車企有效占領(lǐng)市場(chǎng)的關(guān)鍵。本書開(kāi)篇介紹“雙碳”目標(biāo)下車用動(dòng)力電池的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，系統(tǒng)地介紹了正極材料（插層型、轉(zhuǎn)化型）、負(fù)極材料（插層型、合金型、轉(zhuǎn)換型）、電解質(zhì)材料（非水系電解質(zhì)、水系電解質(zhì)）和隔膜，分析了各類材料的優(yōu)缺點(diǎn)，闡明了各類材料在市場(chǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景，特別是目前研究的熱點(diǎn)內(nèi)容，例如高鎳三元層狀正極材料、富鋰正極材料、金屬鋰負(fù)極材料、固態(tài)電解質(zhì)材料、水系電解質(zhì)材料等。此外，本書專門增設(shè)了鋰離子電池的安全性問(wèn)題、解決策略和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)一章，讓讀者進(jìn)一步了解電池在實(shí)際應(yīng)用中存在問(wèn)題的原因以及采用的解決方法，加深對(duì)鋰離子電池技術(shù)的理解。本書可用作研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)及高等院校從事鋰離子電池相關(guān)研發(fā)的工作人員及相關(guān)專業(yè)師生的參考書。

作者簡(jiǎn)介

　　徐國(guó)棟，男，中國(guó)致公黨，博士，鹽城師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院專任教師。2011年獲得蘇州大學(xué)化學(xué)學(xué)士學(xué)位，并于同年8月進(jìn)入新加坡國(guó)立大學(xué)理學(xué)部化學(xué)系攻讀博士學(xué)位，導(dǎo)師為中組部“千人計(jì)劃”程寒松教授，研究方向?yàn)樾滦弯囯x子電池電解質(zhì)，2015年底獲得博士學(xué)位，進(jìn)入中國(guó)地質(zhì)大學(xué)博士后流動(dòng)站，繼續(xù)從事化學(xué)電源方向研究，2018年初進(jìn)入鹽城師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院從事教學(xué)、科研工作。目前以第一作者、通訊作者發(fā)表高質(zhì)量SCI論文20余篇，主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目1項(xiàng)，入選江蘇省“雙創(chuàng)計(jì)劃”雙創(chuàng)博士、科技副總，主持江蘇省產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目1項(xiàng)。

圖書目錄

前言
第1章鋰電池概論1
1.1“雙碳”目標(biāo)下鋰電池的使命和發(fā)展前景1
1.2鋰電池發(fā)展簡(jiǎn)介3
1.3鋰離子電池的基本構(gòu)成3
1.4表征電池性能的重要參數(shù)4
1.4.1電池的電動(dòng)勢(shì)（E）4
1.4.2電池的理論容量（Q）5
1.4.3電池的能量5
1.4.4電池的功率6
1.4.5庫(kù)侖效率（電流效率）6
1.4.6電池的壽命以及自放電與儲(chǔ)存性能6
第2章正極材料7
2.1插層型正極材料8
2.1.1層狀結(jié)構(gòu)正極（LiMO2）8
2.1.2尖晶石結(jié)構(gòu)正極37
2.1.3聚陰離子型正極45
2.1.4釩氧化物正極53
2.2轉(zhuǎn)化型正極材料59
2.2.1鹵化物59
2.2.2硫60
2.2.3硒70
2.2.4碘73
2.3有機(jī)正極材料74
2.3.1共軛羰基化合物76
2.3.2自由基聚合物79
2.3.3導(dǎo)電聚合物81
2.3.4有機(jī)硫正極82
第3章負(fù)極材料85
3.1插層類化合物86
3.1.1碳材料86
3.1.2鈦基材料95
3.2合金類材料98
3.2.1硅基材料99
3.2.2錫基材料102
3.2.3其他合金類材料104
3.3轉(zhuǎn)換型材料105
3.3.1氧化物106
3.3.2磷化物109
3.3.3硫化物110
3.3.4氮化物111
3.4金屬鋰112
3.4.1鋰枝晶的形成與生長(zhǎng)112
3.4.2原位形成穩(wěn)定的SEI層116
3.4.3非原位表面包覆120
第4章非水系液體電解質(zhì)129
4.1非水系液體電解質(zhì)簡(jiǎn)介130
4.2溶劑130
4.2.1碳酸丙二酯（PC）132
4.2.2醚類電解質(zhì)133
4.2.3碳酸乙二酯（EC）133
4.2.4線性碳酸酯134
4.3鋰鹽135
4.3.1LiClO4136
4.3.2LiAsF6137
4.3.3LiBF4137
4.3.4LiTf138
4.3.5LiIm139
4.3.6LiPF6141
4.4電解液的液態(tài)范圍142
4.5離子傳導(dǎo)特性145
4.6電解質(zhì)在惰性電極表面的電化學(xué)穩(wěn)定性150
4.6.1鋰鹽陰離子穩(wěn)定性151
4.6.2溶劑的穩(wěn)定性152
4.7電解質(zhì)在活性電極表面的電化學(xué)穩(wěn)定性153
4.7.1鋰負(fù)極的鈍化153
4.7.2碳負(fù)極的鈍化156
4.8高溫下電解質(zhì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性164
4.9新電解質(zhì)體系167
4.9.1電解質(zhì)面臨的問(wèn)題167
4.9.2功能化電解質(zhì)：添加劑168
4.9.3新電解質(zhì)組分176
第5章聚合物電解質(zhì)187
5.1固態(tài)聚合物電解質(zhì)187
5.1.1聚合物電解質(zhì)的相結(jié)構(gòu)188
5.1.2聚合物電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)機(jī)理190
5.1.3PEO基191
5.2凝膠聚合物電解質(zhì)209
5.2.1凝膠聚合物電解質(zhì)的增塑劑209
5.2.2增塑劑的改性210
5.2.3PEO基213
5.2.4PAN基216
5.2.5PMMA基218
5.2.6PVC基219
5.2.7PVDF基220
5.3復(fù)合聚合物電解質(zhì)221
第6章單離子導(dǎo)體電解質(zhì)230
6.1基于聚合物的單離子導(dǎo)體電解質(zhì)230
6.1.1羧酸鹽231
6.1.2磺酸鹽233
6.1.3磺酰亞胺鹽235
6.1.4硼酸鹽237
6.1.5其他陰離子239
6.2基于有機(jī)無(wú)機(jī)混合材料的單離子導(dǎo)體電解質(zhì)240
6.3基于陰離子受體的單離子導(dǎo)體電解質(zhì)241
第7章無(wú)機(jī)陶瓷電解質(zhì)243
7.1固體中離子傳導(dǎo)的基礎(chǔ)243
7.2離子傳導(dǎo)的機(jī)理和性質(zhì)244
7.3固體電解質(zhì)245
7.3.1LISICON型245
7.3.2硫銀鍺礦248
7.3.3NASICON型248
7.3.4石榴石250
7.3.5鈣鈦礦251
7.4結(jié)構(gòu)改性251
7.4.1通過(guò)取代調(diào)節(jié)晶格體積251
7.4.2通過(guò)機(jī)械張力調(diào)節(jié)晶格體積252
第8章水系電解質(zhì)253
8.1水系電解質(zhì)的優(yōu)勢(shì)254
8.2水系電解質(zhì)的不足與解決策略254
第9章隔膜與黏結(jié)劑259
9.1隔膜259
9.1.1隔膜的類別259
9.1.2隔膜的性能259
9.1.3隔膜性能的評(píng)價(jià)260
9.1.4電池隔膜的制造技術(shù)264
9.2黏結(jié)劑265
9.2.1黏結(jié)劑的分類265
9.2.2適合鋰離子電池的黏結(jié)劑266
9.2.3聚偏二氟乙烯267
第10章鋰離子電池的安全性問(wèn)題、解決策略和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)270
10.1安全性問(wèn)題270
10.1.1副反應(yīng)271
10.1.2熱失控271
10.1.3機(jī)械損傷271
10.1.4電濫用272
10.1.5過(guò)熱273
10.2解決策略273
10.2.1提升電極與電解質(zhì)的穩(wěn)定性274
10.2.2溫度控制系統(tǒng)276
10.2.3電池補(bǔ)償系統(tǒng)277
10.3測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)278
10.4測(cè)試方法278
10.4.1過(guò)充測(cè)試279
10.4.2過(guò)放測(cè)試280
10.4.3過(guò)熱測(cè)試280
10.4.4短路測(cè)試281
10.4.5振動(dòng)測(cè)試282
10.4.6擠壓測(cè)試284
參考文獻(xiàn)287
第2章器件物理基礎(chǔ)12
2.1基本材料特性介紹12
2.1.1導(dǎo)體、半導(dǎo)體和
絕緣體12
2.1.2電子和空穴能量14
2.1.3半導(dǎo)體中的碰撞與
能量交換15
2.2PN結(jié)16
2.2.1PN結(jié)能帶16
2.2.2PN結(jié)偏置18
2.2.3結(jié)電容18
2.3金屬-氧化物-半導(dǎo)體
電容的物理基礎(chǔ)19
2.3.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體
電容的能帶19
2.3.2金屬-氧化物-半導(dǎo)體
電容的電容-電壓
曲線21
2.4金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)
效應(yīng)晶體管物理22
2.4.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體
場(chǎng)效應(yīng)晶體管的
電流-電壓特性22
2.4.2長(zhǎng)溝道金屬-氧化
物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)
晶體管的Vt25
2.4.3金屬-氧化物-半導(dǎo)體
場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的
電容25
2.5金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)
效應(yīng)晶體管的二階效應(yīng)27
2.5.1短溝道效應(yīng)27
2.5.2寬度效應(yīng)28
2.5.3柵致漏極泄漏電流29
2.5.4硼滲透30
2.5.5襯底偏置的影響31
2.6界面陷阱和氧化層陷阱31
參考文獻(xiàn)34
第3章金屬-氧化物-半導(dǎo)體
制造工藝流程35
3.1前道工藝35
3.2Cu雙大馬士革后端
工藝41
參考文獻(xiàn)44
第4章對(duì)器件可靠性表征有用的
測(cè)量46
4.1電容-電壓測(cè)量46
4.2直流電流-電壓47
4.2.1從直流電流-電壓測(cè)量
中提取界面陷阱49
4.2.2從直流電流-電壓測(cè)量
中提取氧化層陷阱52
4.3柵控二極管方法53
4.4電荷泵測(cè)量55
4.5界面和氧化層陷阱分離的
中間