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第1章 锂离子电池概述1

1.1 锂离子电池概述1

1.1.1 锂离子电池的发展简史1

1.1.2 锂离子电池的组成及原理2

1.1.3 锂离子电池的优缺点6

1.2 锂离子电池电极材料的安全性7

1.2.1 正极材料的安全性8

1.2.2 负极材料的安全性8

1.3 锂离子电池电极材料的表征与测试方法9

1.3.1 物理表征方法9

1.3.2 电化学表征方法10

1.3.3 电极材料活化能的计算14

1.4 锂离子电池隔膜15

1.4.1 锂离子电池隔膜的制备方法15

1.4.2 锂离子电池隔膜的结构与性能16

1.5 锂离子电池有机电解液17

参考文献18

第2章 锂离子电池层状正极材料19

2.1 LiCoO2电极材料19

2.1.1 LiCoO2电极材料的结构19

2.1.2 LiCoO2电极材料的电化学性能20

2.1.3 LiCoO2的制备方法21

2.1.4 LiCoO2的掺杂22

2.1.5 LiCoO2的表面改性25

2.2 LiNiO2正极材料27

2.2.1 LiNiO2的制备方法28

2.2.2 LiNiO2的掺杂改性28

2.3 层状锰酸锂（LiMnO2）30

2.3.1 层状锰酸锂的合成31

2.3.2 不同的形貌对层状锰酸锂的电化学性能的影响32

2.3.3 层状锰酸锂的掺杂改性33

2.4 三元材料（LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2）34

2.4.1 LiNi1/3Co1/3 Mn1/3 O2材料的结构34

2.4.2 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的合成36

2.4.3 不同形貌对LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3 O2材料性能的影响37

2.4.4 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的掺杂改性39

2.4.5 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料的表面包覆41

2.5 富锂材料43

2.5.1 富锂材料的结构和电化学性能44

2.5.2 富锂材料的充放电机理47

2.5.3 富锂材料的合成51

2.5.4 富锂材料的性能改进53

参考文献60

第3章 尖晶石正极材料64

3.1 LiMn2O4正极材料64

3.1.1 LiMn2O4正极材料的结构与电化学性能64

3.1.2 LiMn2O4正极材料的容量衰减机理68

3.1.3 LiMn2O4正极材料制备方法74

3.1.4 提高LiMn2O4正极材料性能的方法76

3.2 LiNi0.5Mn1.5O491

3.2.1 LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的结构与性能91

3.2.2 LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的失效机制95

3.2.3 LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的合成97

3.2.4 LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的形貌控制100

3.2.5 LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的掺杂103

3.2.6 LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的表面包覆107

参考文献109

第4章 磷酸盐正极材料114

4.1 磷酸亚铁锂114

4.1.1 LiFePO4的晶体结构114

4.1.2 LiFePO4的充放电机理115

4.1.3 LiFePO4的合成方法117

4.1.4 LiFePO4的掺杂改性120

4.2 磷酸锰锂122

4.2.1 LiMnPO4的结构特性122

4.2.2 LiMnPO4的改性研究126

4.3 LiCoPO4和LiNiPO4正极材料134

4.3.1 LiCoPO4的结构134

4.3.2 LiCoPO4的制备方法136

4.3.3 LiCoPO4的掺杂改性137

4.3.4 LiNiPO4正极材料137

4.4 Li3 V2（PO4）3正极材料138

4.4.1 Li3 V2（PO4）3的结构特点138

4.4.2 Li3 V2（PO4）3的制备方法141

4.4.3 Li3 V2（PO4）3的掺杂改性142

4.4.4 不同形貌的Li3V2（PO4）3144

4.5 焦磷酸盐正极材料146

4.6 氟磷酸盐正极材料148

参考文献150

第5章 硅酸盐正极材料154

5.1 硅酸铁锂154

5.1.1 硅酸铁锂的结构154

5.1.2 硅酸铁锂的合成159

5.1.3 硅酸铁锂的改性162

5.2 硅酸锰锂167

5.2.1 硅酸锰锂的结构167

5.2.2 纳米硅酸锰锂材料的碳包覆170

5.2.3 硅酸锰锂材料的掺杂172

5.3 硅酸钴锂176

参考文献176

第6章 Li FeSO4 F正极材料180

6.1 LiFeSO4F的结构180

6.2 LiFeSO4F的合成方法197

6.2.1 离子热法197

6.2.2 固相法198

6.2.3 聚合物介质法199

6.2.4 微波溶剂热法199

6.3 LiFeSO4 F的掺杂改性200

6.3.1 LiFeSO4F的金属掺杂200

6.3.2 LiFeSO4 F的包覆改性201

参考文献202

第7章 碳基、硅基、锡基材料204

7.1 碳基材料204

7.1.1 石墨205

7.1.2 非石墨类208

7.1.3 碳纳米材料209

7.1.4 石墨烯材料210

7.2 硅基材料212

7.2.1 硅负极材料的储锂机理212

7.2.2 硅负极材料纳米化213

7.2.3 硅-碳复合材料216

7.2.4 其他硅基复合材料218

7.3 锡基材料219

7.3.1 锡基材料的纳米化220

7.3.2 锡-碳复合材料222

参考文献223

第8章 Li4Ti5O12负极材料225

8.1 Li4Ti5O12的结构及其稳定性225

8.1.1 Li4Ti5O12的结构225

8.1.2 Li4Ti5O12的稳定性226

8.2 Li4Ti5O12的电化学性能229

8.3 Li4Ti5O12的合成231

8.3.1 Li4Ti5O12的合成方法231

8.3.2 Li4Ti5O12的纳米化及表面形貌控制234

8.4 Li4Ti5O12的掺杂237

8.5 Li4TisO12材料的表面改性240

8.5.1 Li4 Tis O12复合材料240

8.5.2 Li4Ti5O12的表面改性244

8.6 Li4TisO12材料的气胀253

8.6.1 Li4Ti5O12材料的产气机理253

8.6.2 抑制Li4Ti5O12材料气胀的方法255

参考文献255

第9章 钛基负极材料259

9.1 Li-Ti-O化合物259

9.1.1 LiTi2O4259

9.1.2 Li2Ti3O7261

9.1.3 Li2Ti6O13261

9.2 MLi2Ti6O14（M＝2Na，Sr，Ba）262

9.2.1 MLi2Ti6O14（M＝2Na，Sr，Ba）的结构262

9.2.2 MLi2Ti6O14（M＝2Na，Sr，Ba）的合成方法265

9.2.3 MLi2Ti6O14（M＝2Na，Sr，Ba）的掺杂改性267

9.2.4 MLi2Ti6O14（M＝2Na，Sr，Ba）的包覆改性275

9.3 Li2 MTi3 O8（M＝ Zn，Cu，Mn）276

9.3.1 Li2ZnTi3O8276

9.3.2 Li2MnTi3O8280

9.3.3 Li2CuTi3O8282

9.4 Li-Cr-Ti-O283

9.4.1 LiCrTiO4283

9.4.2 Li5Cr7Ti6O25285

9.5 TiO2负极材料289

参考文献289

第10章 其他新型负极材料294

10.1 过渡金属氧化物负极材料294

10.1.1 四氧化三钴295

10.1.2 氧化镍297

10.1.3 二氧化锰299

10.1.4 双金属氧化物300

10.2 铌基负极材料303

10.2.1 铌基氧化物负极材料303

10.2.2 钛铌氧化物（Ti-Nb-O）304

10.2.3 其他铌基氧化物308

10.3 磷化物和氮化物负极材料310

10.4 硫化物负极材料311

10.5 硝酸盐负极材料314

参考文献320

第11章 锂离子电池材料的理论设计及其电化学性能的预测323

11.1 锂离子电池材料的热力学稳定性323

11.1.1 电池材料相对于元素相的热力学稳定性324

11.1.2 电池材料相对于氧化物的热力学稳定性326

11.2 电极材料的力学稳定性及失稳机制328

11.2.1 Lix MPO4（M＝Fe、Mn；x＝0、1）材料的力学性质328

11.2.2 Lix MPO4（M＝Fe、Mn；x＝0、1）材料的电子结构及力学失稳机制332

11.3 Li2-x MO3电极材料的晶格释氧问题及其氧化还原机理337

11.3.1 Li2-x MO3电极材料的晶格释氧问题337

11.3.2 Li2-x MO3电极材料的氧化还原机理341

11.4 锂离子电池材料的电化学性能的理论预测347

11.4.1 电极材料的理论电压及储锂机制347

11.4.2 电极材料的表面形貌的预测及表面效应350

11.4.3 锂离子扩散动力学及倍率性能357

参考文献360