本書詳細介紹了鋰離子電池幾種關鍵正極材料：鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰和富鋰錳基固溶體。主要內容包括這些電極材料的發展歷史、結構特征、工作原理、生產工藝流程、主要設備的選型、原材料與產品標准和應用領域等。本書還包括鋰離子電池的研究開發史、基本工作原理、有關的熱力學和動力學計算、產品的檢測評價以及未來發展趨勢等。本書可作為鋰離子電池正極材料研究領域的科研工作人員和工程技術人員的參考書，也可作為高等院校高年級學生和研究生的參考書。胡國榮，主要從事電化學理論與應用、能源材料等方面的研究，在鋰離子電池正極材料的產業化方面取得了突出成果，成功實現鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰的產業化。

第1章 鋰離子電池概述1.1電池概述21.2鋰離子電池的發展史21.3鋰離子電池的工作原理41.4鋰離子電池正極材料61.4.1鈷酸鋰81.4.2鎳酸鋰81.4.3錳酸鋰101.4.4磷酸鐵鋰101.5鋰離子電池負極材料111.5.1石墨121.5.2焦炭121.5.3硬炭121.5.4中間相炭微球121.6鋰離子電池電解液131.7鋰離子電池的發展趨勢14參考文獻14第2章 高溫固相合成反應的基本原理2.1熱力學的基本概念和定律162.1.1熱力學第一定律172.1.2熱力學第二定律172.1.3吉布斯自由能182.2鈷酸鋰的熱力學數據202.3鈷酸鋰的熱力學計算202.4動力學的基本概念和定律232.4.1反應速率242.4.2影響反應速率的因素252.5反應機理262.6固相反應動力學模型272.7鈷酸鋰的合成反應動力學計算29參考文獻31第3章 正極材料生產的關鍵設備3.1計量與配料系統323.1.1稱重計量的原理323.1.2電子衡器的精度等級343.1.3稱重計量裝置的連接和信號傳輸353.1.4自動化生產線稱重計量裝置393.1.5計量裝置安裝調試中應注意的問題443.1.6自動化生產線配料流程453.2混合設備463.2.1攪拌球磨機463.2.2砂磨機473.2.3斜式混料機483.2.4高速混合機483.2.5高速旋風式混合機493.2.6機械融合精密混合機493.3干燥設備513.3.1真空回轉干燥機513.3.2真空耙式干燥機533.3.3噴霧干燥機543.3.4真空帶式干燥機573.4窯爐自動裝卸料系統583.4.1缽的形式和在窯爐中的排列593.4.2爐窯裝卸料過程的特點和要求603.4.3裝料機械和卸料機械613.4.4自動移載、分配和排序653.4.5疊缽機和拆分機673.4.6積放夾缽器和阻擋器693.4.7高缽和低缽的自動檢測703.4.8自動倒缽和清掃機723.5燒結設備743.5.1推板窯743.5.2輥道窯783.5.3鍾罩爐823.6粉碎與分級設備863.6.1顎式破碎機863.6.2輥式破碎機863.6.3旋輪磨873.6.4高速機械沖擊式粉碎機873.6.5氣流粉碎機893.7合批設備923.7.1雙螺旋錐形混合機923.7.2卧式螺帶混合機933.8除鐵設備933.9包裝計量設備953.9.1鋰離子電池材料包裝計量設備的現狀953.9.2鋰離子電池材料包裝計量設備的形式和種類953.9.3自動化包裝線上的配套設備100參考文獻105第4章 鈷酸鋰4.1鈷酸鋰的結構與電化學特征1064.1.1鈷酸鋰的結構1064.1.2鈷酸鋰的電化學特征1064.2鈷酸鋰的合成方法1104.2.1固相法1104.2.2軟化學法1114.3鈷酸鋰的改性1124.3.1鈷酸鋰的摻雜1124.3.2鈷酸鋰的表面包覆1204.4生產鈷酸鋰的主要原料及標准1224.4.1四氧化三鈷1224.4.2碳酸鋰1234.5鈷酸鋰生產工藝流程及工藝參數1244.5.1計量配料與混合工序1244.5.2燒結工序1264.5.3粉碎分級工序1284.5.4合批工序1294.5.5除鐵工序1304.5.6包裝工序1304.6鈷酸鋰的產品標准1304.7鈷酸鋰的種類與應用領域131參考文獻133第5章 錳酸鋰5.1錳酸鋰的結構與電化學特征1375.1.1錳酸鋰的結構1375.1.2錳酸鋰的電化學特征1375.2錳酸鋰的制備方法1395.2.1固相法1395.2.2軟化學法1405.3錳酸鋰的改性1415.3.1錳酸鋰的摻雜1435.3.2錳酸鋰的表面包覆1455.4生產錳酸鋰的主要原料及標准1495.4.1電解二氧化錳1505.4.2化學二氧化錳1535.4.3四氧化三錳1545.4.4其他錳化合物1555.5錳酸鋰生產工藝流程及工藝參數1555.5.1錳酸鋰生產工藝流程1565.5.2錳酸鋰生產工藝參數1575.6錳酸鋰的產品標准1595.7錳酸鋰的種類與應用領域1605.7.1層狀LiMnO21605.7.2層狀Li2MnO31615.7.3尖晶石結構Li4Mn5O121625.7.4尖晶石結構5V正極材料1625.7.5錳酸鋰的應用領域163參考文獻164第6章 鎳鈷錳酸鋰(NCM)三元材料6.1鎳鈷錳酸鋰的結構與電化學特征1676.1.1鎳鈷錳酸鋰的結構1676.1.2鎳鈷錳酸鋰的電化學特征1716.2鎳鈷錳酸鋰的合成方法1746.2.1高溫固相合成法1756.2.2化學共沉淀法1756.2.3溶膠-凝膠法1766.3鎳鈷錳酸鋰的改性1776.3.1鎳鈷錳酸鋰的摻雜1776.3.2鎳鈷錳酸鋰的表面包覆1786.4生產三元材料的主要原料及標准1816.5三元生產工藝流程及工藝參數1846.5.1計量配料與混合工序1846.5.2燒結工序1856.5.3粉碎分級工序1866.5.4合批工序1866.5.5除鐵工序1866.5.6包裝工序1876.6三元材料的產品標准1876.7鎳鈷錳酸鋰三元材料的種類與應用領域189參考文獻190第7章 鎳鈷鋁酸鋰（NCA)材料7.1鎳鈷鋁酸鋰的結構與電化學特征1937.1.1鎳鈷鋁酸鋰的結構1937.1.2鎳鈷鋁酸鋰的電化學特征1967.2鎳鈷鋁酸鋰的合成方法2027.2.1高溫固相法2027.2.2噴霧熱分解法2037.2.3溶膠-凝膠法2037.2.4共沉淀法2047.3鎳鈷鋁酸鋰的改性2057.3.1離子摻雜改性2067.3.2鎳鈷鋁酸鋰的表面包覆2067.4生產鎳鈷鋁酸鋰材料的主要原料及標准2097.4.1前驅體生產所用原料標准2097.4.2材料燒結所用原料標准2127.5鎳鈷鋁酸鋰生產工藝流程及工藝參數2147.5.1前驅體生產工藝流程2147.5.2NCA材料燒結工藝2147.6鎳鈷鋁酸鋰的產品標准2177.7鎳鈷鋁酸鋰材料的種類與應用領域218參考文獻220第8章 磷酸鹽材料8.1磷酸鹽材料的結構與電化學特征2228.1.1磷酸鹽材料的結構2228.1.2磷酸鹽材料的電化學特征2278.2磷酸鹽材料的合成方法2368.2.1LiFePO4的合成方法2368.2.2LiMnPO4的制備方法2408.2.3LiMnyFe1-yPO4的制備方法2438.3磷酸鹽材料的改性2478.3.1磷酸鹽材料的摻雜2478.3.2磷酸鹽材料的表面包覆2508.3.3磷酸鹽材料的納米化2558.4生產磷酸鹽材料的主要原料及標准2578.5磷酸鹽材料生產工藝流程及工藝參數2588.5.1草酸亞鐵路線2598.5.2氧化鐵紅路線2618.5.3磷酸鐵路線2638.5.4水熱工藝路線2668.6磷酸鹽系材料的產品標准2718.7磷酸鹽材料的種類與應用領域2728.7.1電動汽車用動力電池2728.7.2儲能電池273參考文獻275第9章 富鋰錳基固溶體材料及其生產工藝9.1富鋰錳基固溶體材料的結構與電化學特征2819.1.1富鋰錳基固溶體材料的結構2819.1.2富鋰錳基固溶體材料的電化學特征2829.2富鋰錳基固溶體材料的合成方法2849.2.1共沉淀法2849.2.2固相法2859.3富鋰錳基固溶體材料的改性2859.3.1富鋰錳基固溶體材料的表面包覆2859.3.2富鋰錳基固溶體材料與鋰受體型材料復合2869.3.3富鋰錳基固溶體材料的表面改性2869.3.4富鋰錳基固溶體材料的其他改性手段2869.4生產富鋰錳基固溶體材料的主要原料及標准2869.5富鋰錳基固溶體材料生產工藝流程及工藝參數2879.5.1沉淀工藝的參數2889.5.2燒結工藝的參數2929.6富鋰錳基固溶體材料的應用領域294參考文獻294第10章 鋰離子電池正極材料的測試方法10.1正極材料的化學成分分析29710.1.1鈷酸鋰的化學分析方法29710.1.2鎳鈷錳酸鋰的化學分析方法30410.1.3錳酸鋰的化學分析方法30710.1.4鎳鈷鋁酸鋰的化學分析方法31110.1.5磷酸鐵鋰的化學分析方法31210.1.6微量單質鐵的化學分析31510.2正極材料的理化性能指標測試31510.2.1粒度測試31510.2.2比表面積測試31610.2.3振實密度測試31710.2.4XRD測試31710.2.5掃描電鏡測試31810.2.6透射電鏡測試31910.2.7X射線光電子能譜測試31910.2.8元素分布測試32010.2.9X射線吸收譜測試32010.3正極材料的電化學性能指標分析32110.3.1容量測試32110.3.2電壓測試32210.3.3循環測試32310.3.4儲存性能測試32310.3.5倍率測試324參考文獻324第11章 鋰離子電池正極材料展望11.1動力鋰離子電池正極材料技術路線之爭32511.2正極材料發展的展望33211.2.1高電壓鈷酸鋰33411.2.2高鎳正極材料33511.2.3高電壓磷酸鹽材料33911.2.4高溫型錳酸鋰材料34111.3未來正極材料的發展方向34211.3.1多鋰化合物正極材料34211.3.2利用氧離子的氧化還原34411.3.3鋰硫電池34511.3.4鋰空氣電池34611.4工業4.0在鋰離子電池材料中的應用與發展趨勢34711.4.1工業4.0簡介34711.4.2工業4.0在鋰離子電池材料中的應用現狀與發展趨勢34911.4.3鋰離子電池材料制造工業4.0未來發展路線圖351參考文獻353索引355

鋰離子電池是目前能量密度最高的最新一代二次電池，廣泛應用於移動通信和數碼科技，近年來也廣泛應用於新能源汽車和儲能領域，未來對鋰離子電池及其材料的需求難以估量。正極材料是鋰離子電池的核心關鍵材料，我國是鋰離子電池正極材料生產大國，有些材料品種如磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元系材料的產量已居世界首位，但生產技術水平及產品質量與日韓等鋰離子電池生產強國相比還有較大差距。