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正极材料决定了锂离子电池的能量密度、循环寿命、安全性、成本等重要性能，是其必不可少的关键材料。《储能及动力电池正极材料设计与制备技术》基于作者多年来从事锂离子电池正极材料的科学研究、技术开发和生产实践的成果及经验，系统论述了储能和动力电池用几种正极材料的晶体结构、电化学性能、存在问题及解决策略等理论基础知识，总结了典型的正极材料产品、工艺流程、原材料、关键设备、标准与检测方法、原料资源等实践经验。

丛书序

前言

第1章 绪论 1

1.1 锂电池概述 2

1.1.1 锂电池的发展历史 2

1.1.2 锂离子电池的优缺点 3

1.2 锂离子电池结构和工作原理 4

1.3 锂离子电池分类 5

1.3.1 按电解质材料分类 5

1.3.2 按应用场景分类 6

1.3.3 按产品外观分类 6

1.4 锂离子电池主要组成 7

1.4.1 正极材料 7

1.4.2 负极材料 8

1.4.3 电解质 8

1.4.4 其他部件 9

1.5 常见正极材料 10

参考文献 11

第2章 层状多元材料 12

2.1 层状多元材料的开发历史 13

2.2 层状多元材料的结构与电化学性能 15

2.2.1 层状多元材料的结构 15

2.2.2 层状多元材料的电化学性能 20

2.3 层状多元材料存在的问题及其改性 26

2.3.1 层状多元材料存在的问题 26

2.3.2 层状多元材料的掺杂改性 32

2.3.3 层状多元材料的包覆改性 34

2.3.4 高镍多元材料的异质结构 37

2.4 商用层状多元材料的制备方法 39

2.4.1 商用层状多元材料的制备工艺 39

2.4.2 典型的层状多元材料 43

2.5 层状多元材料的发展方向 45

参考文献 49

第3章 尖晶石型锰酸锂材料 54

3.1 尖晶石型锰酸锂材料的开发历史 55

3.2 尖晶石型锰酸锂材料的结构与电化学性能 55

3.2.1 尖晶石型锰酸锂的结构 55

3.2.2 尖晶石型锰酸锂的电化学性能 61

3.3 尖晶石型锰酸锂材料存在的问题及其改性 63

3.3.1 尖晶石型锰酸锂材料存在的问题 63

3.3.2 尖晶石型锰酸锂材料的掺杂改性 65

3.3.3 尖晶石型锰酸锂材料的包覆改性 68

3.3.4 尖晶石型锰酸锂材料的形貌结构设计 69

3.4 商用尖晶石型锰酸锂材料的制备方法 70

3.4.1 商用尖晶石型锰酸锂材料的制备工艺 70

3.4.2 典型的尖晶石型锰酸锂材料 73

3.5 尖晶石型锰酸锂材料的发展方向 74

参考文献 75

第4章 橄榄石型磷酸盐材料 78

4.1 橄榄石型磷酸盐材料的开发历史 79

4.2 橄榄石型磷酸盐材料的结构与电化学性能 80

4.2.1 橄榄石型磷酸盐材料的结构 80

4.2.2 橄榄石型磷酸盐材料的电化学性能 83

4.3 橄榄石型磷酸盐材料存在的问题及其改性 86

4.3.1 橄榄石型磷酸盐材料存在的问题 86

4.3.2 导电材料包覆/复合 87

4.3.3 掺杂改性 88

4.3.4 结构纳米化 90

4.3.5 新型结构设计 90

4.4 商用磷酸铁锂材料的制备方法 93

4.4.1 商用磷酸铁锂材料的制备工艺 93

4.4.2 典型的磷酸铁锂材料 95

4.5 橄榄石型磷酸盐材料的发展方向 96

参考文献 98

第5章 富锂锰基正极材料 101

5.1 富锂锰基材料的开发历史 102

5.2 富锂锰基材料的结构与电化学性能 103

5.2.1 富锂锰基材料的结构 103

5.2.2 富锂锰基材料的电化学性能 105

5.3 富锂锰基材料存在的问题及其改性 111

5.3.1 富锂锰基材料存在的问题 111

5.3.2 富锂锰基材料的掺杂改性 112

5.3.3 富锂锰基材料的表面改性 113

5.3.4 新型结构设计 115

5.4 富锂锰基材料的制备方法 116

5.4.1 商用富锂锰基材料的制备工艺 116

5.4.2 典型的富锂锰基材料 117

5.5 富锂锰基材料的发展方向 118

参考文献 119

第6章 其他新型正极材料 123

6.1 硅酸盐正极材料 124

6.1.1 硅酸盐正极材料的结构与电化学性能 124

6.1.2 硅酸盐正极材料存在的问题及其改性 126

6.1.3 硅酸盐正极材料的发展方向 127

6.2 钒酸盐正极材料 128

6.2.1 钒酸盐正极材料的结构与电化学性能 128

6.2.2 钒酸盐正极材料存在的问题及其改性 130

6.2.3 钒酸盐正极材料的发展方向 130

6.3 硫基正极材料 130

6.3.1 硫基正极材料的结构与电化学性能 131

6.3.2 硫基正极材料存在的问题及其改性 132

6.3.3 硫基正极材料的发展方向 133

6.4 金属氟化物正极材料 134

6.4.1 金属氟化物正极材料的结构与电化学性能 134

6.4.2 金属氟化物正极材料存在的问题及其改性 137

6.4.3 金属氟化物正极材料的发展方向 138

6.5 普鲁士蓝类正极材料 138

6.5.1 普鲁士蓝类正极材料的结构与电化学性能 139

6.5.2 普鲁士蓝类正极材料存在的问题及其改性 140

6.5.3 普鲁士蓝类正极材料的发展方向 141

6.6 有机正极材料 141

6.6.1 有机正极材料的结构与电化学性能 142

6.6.2 有机正极材料存在的问题及其改性 144

6.6.3 有机正极材料的发展方向 145

参考文献 145

第7章 正极材料及其前驱体的制备技术与关键设备 149

7.1 多元材料及其前驱体的制备技术与设备 150

7.1.1 多元材料前驱体的制备技术与设备 150

7.1.2 多元材料的制备技术与设备 165

7.2 磷酸铁锂及其前驱体的制备技术与设备 179

7.2.1 磷酸铁锂前驱体的制备技术与设备 179

7.2.2 磷酸铁锂材料的制备技术与设备 184

7.3 正极材料及其前驱体制备技术的发展方向 196

参考文献 198

第8章 正极材料原材料及其资源分布 199

8.1 全球锂离子电池正极材料对资源的需求 200

8.2 锂资源分布及其供需状况 202

8.2.1 全球及我国锂资源储量 202

8.2.2 锂资源生产与消费领域 203

8.2.3 锂盐主要生产工艺 205

8.2.4 锂盐主要供应商 207

8.3 镍资源分布及其供需状况 208

8.3.1 全球及我国镍资源储量 208

8.3.2 镍资源生产与消费领域 209

8.3.3 镍盐主要生产工艺 209

8.3.4 镍盐主要供应商 211

8.4 钴资源分布及其供需状况 212

8.4.1 全球及我国钴资源储量 212

8.4.2 钴资源生产与消费领域 213

8.4.3 钴盐主要生产工艺 214

8.4.4 钴盐主要供应商 215

8.5 锰资源分布及其供需状况 216

8.5.1 全球及我国锰资源储量 216

8.5.2 锰资源生产与消费领域 218

8.5.3 锰盐主要生产工艺 218

8.5.4 锰盐主要供应商 220

8.6 铁资源分布及其供需状况 220

8.6.1 全球及我国铁资源储量 220

8.6.2 铁资源生产与消费领域 222

8.6.3 铁源主要生产工艺 223

8.6.4 铁源主要供应商 224

8.7 磷资源分布及其供需状况 224

8.7.1 全球及我国磷资源储量 224

8.7.2 磷资源生产与消费领域 226

8.7.3 磷源主要生产工艺 226

8.7.4 磷源主要供应商 228

8.8 废旧锂离子电池金属回收利用 228

8.8.1 废旧锂离子电池回收再利用的必要性 228

8.8.2 含Ni、Co元素的正极废料回收再利用方法 229

8.8.3 不含Ni、Co元素的正极废料回收再利用方法 230

8.8.4 其他有价成分的回收 230

参考文献 231

第9章 正极材料相关标准与测试评价技术 233

9.1 正极材料、前驱体及其原料的相关标准 234

9.1.1 锂离子电池正极材料相关标准 234

9.1.2 锂电正极材料前驱体相关标准 236

9.2 正极材料标准的关键性能指标 237

9.2.1 正极材料的化学成分要求 237

9.2.2 正极材料的物理指标要求 240

9.2.3 正极材料的电化学性能要求 243

9.3 前驱体标准要求的关键性能指标 245

9.3.1 前驱体的化学成分要求 245

9.3.2 前驱体的物理指标要求 247

9.4 正极材料标准中化学成分的测试方法 248

9.4.1 正极材料化学元素分析方法 248

9.4.2 正极材料其他化学成分的测定 249

9.5 正极材料标准中物理指标的测试方法 251

9.5.1 正极材料常规物理指标测试 251

9.5.2 正极材料微观结构指标测试 253

9.6 正极材料标准中电化学性能的测试方法 253

9.6.1 比容量和倍率 253

9.6.2 循环性能 254

9.7 正极材料的其他先进表征方法 254

参考文献 257

第10章 正极材料开发与应用展望 259

10.1 电池及其正极材料应用的多元化 260

10.2 电池及其正极材料的高能量化 262

10.3 正极材料的低成本化 266

10.4 正极材料规模制造的智慧化 267

参考文献 269

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正极材料决定了锂离子电池的能量密度、循环寿命、安全性、成本等重要性能，是其必不可少的关键材料。《储能及动力电池正极材料设计与制备技术》基于作者多年来从事锂离子电池正极材料的科学研究、技术开发和生产实践的成果及经验，系统论述了储能和动力电池用几种正极材料的晶体结构、电化学性能、存在问题及解决策略等理论基础知识，总结了典型的正极材料产品、工艺流程、原材料、关键设备、标准与检测方法、原料资源等实践经验。