动力锂电池中聚合物关键材料

   近年来锂离子电池由于优异的特性而成为人们研究与开发的热点。《动力锂电池中聚合物关键材料》全面地介绍了锂离子电池的工作原理，并围绕隔膜、电解质、黏结剂、铝塑膜详细介绍了高分子聚合物材料在动力锂电池中的应用，并结合实际具体介绍了电池的组装工艺。《动力锂电池中聚合物关键材料》基于作者多年来的创新研究成果并总结了靠前外研究者对于锂离子电池的新成果与相关技术，体现了高分子聚合物材料对锂离子电池性能的提升起到关键作用，对于研究和开发新能源产业具有重要的意义。

   崔光磊，研究员、博士生导师 1973年生，2005年毕业于中国科学院化学研究所，获有机化学博士学位，2005年9月～2009年2月，先后在德国马普学会高分子所和固态所从事博士后研究。2009年2月起于中国科学院青岛生物能源与过程研究所工作。2009年入选中国科学院“百人计划”(终期评估很好)，2015年人选山东省“泰山学者特聘专家”，2016年获国家杰出青年科学基金资助。现任青岛市储能产业技术研究院执行院长、青岛市太阳能与储能技术重点实验室主任、靠前聚合物电解质委员会委员、中国化学会电化学委员会委员、中国硅酸盐学会固态离子学分会理事、国家重点研发计划“新能源汽车专项高比能固态锂电池技术”首席科学家。

   序一

序二

前言

第1章 动力锂电池概述 1

1.1 锂离子电池的诞生和发展 1

1.2 锂离子电池的工作原理 3

1.3 锂离子电池的具体组成 5

1.4 锂电池的相关术语 7

1.4.1 一般概念性术语 7

1.4.2 电动势和电压 7

1.4.3 电池内阻 8

1.4.4 充放电速率 8

1.4.5 容量和比容量 8

1.4.6 能量和比能量 9

1.4.7 功率和比功率 10

1.4.8 恒流充放电和恒压充电 10

1.4.9 库仑效率 10

1.4.10 电池寿命和自放电 10

1.4.11 荷电状态和放电深度 11

1.5 动力电池的要求 11

1.6 锂离子电池生产工艺简介 13

1.6.1 生产工艺流程 13

1.6.2 电芯结构 14

1.7 动力锂电池的市场预期 16

1.8 结语 17

参考文献 18

第2章 聚合物隔膜 20

2.1 隔膜的概述和市场 20

2.2 隔膜的主要性能指标及其表征方法 22

2.2.1 基本物理特性 24

2.2.2 力学性能 28

2.2.3 热稳定性能 30

2.2.4 电化学性能 33

2.3 隔膜的分类及其制造工艺 35

2.3.1 隔膜中常用的主体聚合物材料 36

2.3.2 传统聚烯烃类隔膜及其制造工艺 43

2.3.3 新兴无纺布类隔膜及其制造工艺 57

2.4 结语 73

参考文献 74

第3章 聚合物电解质 80

3.1 聚合物电解质简介 80

3.2 聚合物电解质的基本性能要求及主要测试手段 81

3.2.1 聚合物电解质的基本性能要求 81

3.2.2 聚合物电解质的主要测试手段 82

3.3 固态聚合物电解质 84

3.3.1 聚环氧乙烷基固态聚合物电解质 84

3.3.2 脂肪族聚碳酸酯基固态聚合物电解质 92

3.3.3 硅基固态聚合物电解质 106

3.3.4 其他固态聚合物电解质体系 121

3.4 凝胶聚合物电解质 124

3.4.1 聚环氧乙烷基凝胶聚合物电解质 124

3.4.2 聚甲基丙烯酸甲酯基凝胶聚合物电解质 125

3.4.3 聚偏氟乙烯基凝胶聚合物电解质 127

3.4.4 氰基高分子基凝胶聚合物电解质 128

3.4.5 马来酸酐基凝胶聚合物电解质 130

3.5 结语 132

参考文献 133

第4章 聚合物黏结剂 143

4.1 黏结剂的概述和市场 143

4.2 黏结剂的具体性能要求 144

4.3 黏结剂的性能测试方法 146

4.3.1 结构组成分析 146

4.3.2 溶解性和溶胀性 149

4.3.3 形貌表征 149

4.3.4 剥离强度测试 151

4.3.5 热重差热分析 151

4.3.6 电化学性能 152

4.4 黏结剂的分类 155

4.4.1 合成类黏结剂 157

4.4.2 天然黏结剂 171

4.4.3 导电聚合物黏结剂 181

4.5 结语 187

参考文献 187

第5章 铝塑膜中的聚合物材料 194

5.1 铝塑膜的简介和市场 194

5.2 铝塑膜的主要生产工艺 196

5.3 铝塑膜的性能评价 197

5.3.1 水氧阻隔性能 198

5.3.2 耐电解液性能 199

5.3.3 冲压成型性能 201

5.3.4 热密封性能 202

5.3.5 绝缘性能 204

5.3.6 其他性能 206

5.4 聚合物在铝塑膜中的应用（专利分析） 208

5.4.1 日本昭和电工铝塑膜相关专利分析 209

5.4.2 日本DNP铝塑膜相关专利分析 212

5.4.3 日本凸版印刷铝塑膜相关专利分析 216

5.4.4 韩国栗村化学铝塑膜相关专利分析 220

5.5 结语 221

参考文献 221

第6章 总结与展望 225

附录 动力锂电池生产工艺 226

一、动力锂电池工艺路线简介 226

1.动力锂电池工艺路线分类 226

2.动力锂电池工艺流程 226

二、动力锂电池关键工序及其控制要点 227

1.配料工序 227

2.涂布工序 228

3.制片工序 231

4.制芯工序 233

5.入壳工序 234

6.注液、化成工序 236

7.老化、分容工序 237

8.锂离子电池PACK工序 238

三、锂电制造工艺发展趋势 238

锂离子电池制造说明书 240

一、正、负极涂布 240

二、极片辊压 241

三、极片裁切/干燥 241

四、极耳焊接、贴胶 242

五、卷绕 244

六、贴保护膜尺寸规格 245

七、电芯烘烤 246

八、注液-热、冷压 246

九、化成 246

十、夹具烘烤 246

十一、分容 247

十二、测电压、内阻 247

十三、分档 248

十四、尺寸及外观检查 248

负极配料说明书 249

正极配料说明书 251