国之重器出版工程 锂离子电池层状富锂正极材料

高能量密度锂离子电池在纯电动汽车、储能、通讯等领域有重大应用需求，高性能的富锂锰基正极材料被认为是有希望实现未来锂离子动力电池300Wh/Kg能量密度的正极材料之一。本书全面地介绍了高能量密度锂离子电池用富锂锰基层状正极材料的结构特点、电化学特性、常用制备方法和表征手段，有助于读者客观地认识这种材料；更重要的是，本书总结了针对富锂锰基层状材料主要缺点的改性方法，对于研究和开发具有高容量且无压降的富锂锰基材料具有重要借鉴意义。

卢赟，北京理工大学材料学院副教授。主要从事锂离子二次电池及其它电化学储能材料的研究。获国家自然基金青年基金资助，参与国家自然基金重点基金及科技部重点研发项目的研究。 陈来，北京理工大学材料学院特别研究员，博士生导师。主要从事锂离子二次电池及其它电化学储能材料与器件的研究。曾获第四届中国科协青年人才托举计划、国家自然科学基金青年基金等项目资助；参与国家科技部973计划、国家重点研发计划“新能源汽车”等国家项目。 苏岳锋，北京理工大学材料学院教授，博士生导师。2013年入选“新世纪优秀人才支持计划”。主要从事绿色二次电池及先进能源材料研究。

第 1 章　概述 001 1.1　锂离子电池工作原理及基本组成 002 1.1.1　锂离子电池的发展历程及专利 002 1.1.2　锂离子电池组成及工作原理 004 1.1.3　锂离子电池正极材料的要求 007 1.2　相关术语 010 1.2.1　电池的电压 010 1.2.2　电池的容量和比容量 010 1.2.3　电池的能量和能量密度 011 1.2.4　电池的功率和功率密度 011 1.2.5　充、放电速率 011 1.2.6　荷电状态和放电深度 012 1.2.7　库仑效率 012 1.2.8　电池内阻 012 1.2.9　电池寿命 013 第 2 章　典型的锂离子正极材料 015 2.1　传统层状正极材料 016 2.1.1　层状钴酸锂 016 2.1.2　层状镍酸锂 018 2.1.3　层状锰酸锂 019 2.1.4　复合层状氧化物 020 2.2　高镍三元正极材料 022 2.2.1　高镍三元材料的结构特征 022 2.2.2　高镍三元材料的电化学性能 023 2.2.3　高镍三元材料存在的问题及改性 029 2.2.4　高镍三元材料的研发方向 047 2.3　尖晶石型氧化物 055 2.3.1 4 V 尖晶石锰酸锂 055 2.3.2 5 V 尖晶石镍锰酸锂 056 2.4　聚阴离子正极材料 059 2.4.1　磷酸盐体系化合物 059 2.4.2　硅酸盐体系化合物 062 第 3 章　层状富锂正极材料的结构及性能 075 3.1　层状富锂正极材料的发展历程及结构、电化学特性 076 3.1.1　层状富锂材料的发展历程 076 3.1.2　层状富锂材料的结构特点 077 3.1.3　层状富锂材料的电化学特性 081 3.2　层状富锂正极材料存在的问题 085 第 4 章　层状富锂材料的制备及表征测试 107 4.1　常规制备方法概述 108 4.1.1　固相法 108 4.1.2　溶胶 - 凝胶法 109 4.1.3　共沉淀法 110 4.1.4　其他 113 4.2　共沉淀法制备层状富锂材料 116 4.2.1　共沉淀反应 116 4.2.2　前驱体制备工艺 116 4.2.3　成品制备工艺 119 4.3　层状富锂材料的结构形貌测试方法 121 4.3.1 X 射线衍射 121 4.3.2　扫描电子显微镜 123 4.3.3　透射电子显微镜 124 4.3.4　拉曼光谱研究 124 4.3.5　粒度分析 125 4.3.6　比表面分析 126 4.3.7　振实密度 126 4.3.8　元素含量分析 127 4.3.9　热分析 128 4.4　层状富锂材料的电化学性能测试 130 4.4.1　恒电流充、放电测试 130 4.4.2　循环伏安法 132 4.4.3　交流阻抗法 133 4.4.4　扣式电池装配及测试 135 第 5 章　层状富锂材料的改性 147 5.1　元素掺杂 149 5.1.1　阳离子掺杂 149 5.1.2　阴离子掺杂 163 5.1.3　多种离子共掺杂 168 5.2　表面包覆 174 5.2.1　有机物包覆 175 5.2.2　无机物包覆 183 5.2.3　共包覆改性 210 5.2.4　表面掺杂 - 包覆共改性 217 5.3　特殊形貌及结构设计 223 5.3.1　材料纳米化 223 5.3.2　分级结构设计与晶面调控 230 5.3.3　尖晶石 / 层状异质结构 241 5.3.4　其他复合结构设计 250 5.4　前置处理 269 5.4.1　液相处理 269 5.4.2　气相处理 270 5.5　其他辅助用剂改性 271 5.5.1　混合的其他功能材料 271 5.5.2　电解液及其添加剂 284 5.5.3　黏结剂 284 第 6 章　层状富锂材料专利分析 311 6.1　专利申请总体情况 312 6.2　重要专利 314 6.3　国内外主要研发机构和生产企业 316 6.4　小结与展望 334