鋰離子電池材料解析（第2版）

前言
第1章鋰電池概論1
1.1“雙碳”目標(biāo)下鋰電池的使命和發(fā)展前景1
1.2鋰電池發(fā)展簡介3
1.3鋰離子電池的基本構(gòu)成3
1.4表征電池性能的重要參數(shù)4
1.4.1電池的電動勢（E）4
1.4.2電池的理論容量（Q）5
1.4.3電池的能量5
1.4.4電池的功率6
1.4.5庫侖效率（電流效率）6
1.4.6電池的壽命以及自放電與儲存性能6
第2章正極材料7
2.1插層型正極材料8
2.1.1層狀結(jié)構(gòu)正極（LiMO2）8
2.1.2尖晶石結(jié)構(gòu)正極37
2.1.3聚陰離子型正極45
2.1.4釩氧化物正極53
2.2轉(zhuǎn)化型正極材料59
2.2.1鹵化物59
2.2.2硫60
2.2.3硒70
2.2.4碘73
2.3有機正極材料74
2.3.1共軛羰基化合物76
2.3.2自由基聚合物79
2.3.3導(dǎo)電聚合物81
2.3.4有機硫正極82
第3章負(fù)極材料85
3.1插層類化合物86
3.1.1碳材料86
3.1.2鈦基材料95
3.2合金類材料98
3.2.1硅基材料99
3.2.2錫基材料102
3.2.3其他合金類材料104
3.3轉(zhuǎn)換型材料105
3.3.1氧化物106
3.3.2磷化物109
3.3.3硫化物110
3.3.4氮化物111
3.4金屬鋰112
3.4.1鋰枝晶的形成與生長112
3.4.2原位形成穩(wěn)定的SEI層116
3.4.3非原位表面包覆120
第4章非水系液體電解質(zhì)129
4.1非水系液體電解質(zhì)簡介130
4.2溶劑130
4.2.1碳酸丙二酯（PC）132
4.2.2醚類電解質(zhì)133
4.2.3碳酸乙二酯（EC）133
4.2.4線性碳酸酯134
4.3鋰鹽135
4.3.1LiClO4136
4.3.2LiAsF6137
4.3.3LiBF4137
4.3.4LiTf138
4.3.5LiIm139
4.3.6LiPF6141
4.4電解液的液態(tài)范圍142
4.5離子傳導(dǎo)特性145
4.6電解質(zhì)在惰性電極表面的電化學(xué)穩(wěn)定性150
4.6.1鋰鹽陰離子穩(wěn)定性151
4.6.2溶劑的穩(wěn)定性152
4.7電解質(zhì)在活性電極表面的電化學(xué)穩(wěn)定性153
4.7.1鋰負(fù)極的鈍化153
4.7.2碳負(fù)極的鈍化156
4.8高溫下電解質(zhì)的長期穩(wěn)定性164
4.9新電解質(zhì)體系167
4.9.1電解質(zhì)面臨的問題167
4.9.2功能化電解質(zhì)：添加劑168
4.9.3新電解質(zhì)組分176
第5章聚合物電解質(zhì)187
5.1固態(tài)聚合物電解質(zhì)187
5.1.1聚合物電解質(zhì)的相結(jié)構(gòu)188
5.1.2聚合物電解質(zhì)的離子傳導(dǎo)機理190
5.1.3PEO基191
5.2凝膠聚合物電解質(zhì)209
5.2.1凝膠聚合物電解質(zhì)的增塑劑209
5.2.2增塑劑的改性210
5.2.3PEO基213
5.2.4PAN基216
5.2.5PMMA基218
5.2.6PVC基219
5.2.7PVDF基220
5.3復(fù)合聚合物電解質(zhì)221
第6章單離子導(dǎo)體電解質(zhì)230
6.1基于聚合物的單離子導(dǎo)體電解質(zhì)230
6.1.1羧酸鹽231
6.1.2磺酸鹽233
6.1.3磺酰亞胺鹽235
6.1.4硼酸鹽237
6.1.5其他陰離子239
6.2基于有機無機混合材料的單離子導(dǎo)體電解質(zhì)240
6.3基于陰離子受體的單離子導(dǎo)體電解質(zhì)241
第7章無機陶瓷電解質(zhì)243
7.1固體中離子傳導(dǎo)的基礎(chǔ)243
7.2離子傳導(dǎo)的機理和性質(zhì)244
7.3固體電解質(zhì)245
7.3.1LISICON型245
7.3.2硫銀鍺礦248
7.3.3NASICON型248
7.3.4石榴石250
7.3.5鈣鈦礦251
7.4結(jié)構(gòu)改性251
7.4.1通過取代調(diào)節(jié)晶格體積251
7.4.2通過機械張力調(diào)節(jié)晶格體積252
第8章水系電解質(zhì)253
8.1水系電解質(zhì)的優(yōu)勢254
8.2水系電解質(zhì)的不足與解決策略254
第9章隔膜與黏結(jié)劑259
9.1隔膜259
9.1.1隔膜的類別259
9.1.2隔膜的性能259
9.1.3隔膜性能的評價260
9.1.4電池隔膜的制造技術(shù)264
9.2黏結(jié)劑265
9.2.1黏結(jié)劑的分類265
9.2.2適合鋰離子電池的黏結(jié)劑266
9.2.3聚偏二氟乙烯267
第10章鋰離子電池的安全性問題、解決策略和測試標(biāo)準(zhǔn)270
10.1安全性問題270
10.1.1副反應(yīng)271
10.1.2熱失控271
10.1.3機械損傷271
10.1.4電濫用272
10.1.5過熱273
10.2解決策略273
10.2.1提升電極與電解質(zhì)的穩(wěn)定性274
10.2.2溫度控制系統(tǒng)276
10.2.3電池補償系統(tǒng)277
10.3測試標(biāo)準(zhǔn)278
10.4測試方法278
10.4.1過充測試279
10.4.2過放測試280
10.4.3過熱測試280
10.4.4短路測試281
10.4.5振動測試282
10.4.6擠壓測試284
參考文獻287
第2章器件物理基礎(chǔ)12
2.1基本材料特性介紹12
2.1.1導(dǎo)體、半導(dǎo)體和
絕緣體12
2.1.2電子和空穴能量14
2.1.3半導(dǎo)體中的碰撞與
能量交換15
2.2PN結(jié)16
2.2.1PN結(jié)能帶16
2.2.2PN結(jié)偏置18
2.2.3結(jié)電容18
2.3金屬-氧化物-半導(dǎo)體
電容的物理基礎(chǔ)19
2.3.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體
電容的能帶19
2.3.2金屬-氧化物-半導(dǎo)體
電容的電容-電壓
曲線21
2.4金屬-氧化物-半導(dǎo)體場
效應(yīng)晶體管物理22
2.4.1金屬-氧化物-半導(dǎo)體
場效應(yīng)晶體管的
電流-電壓特性22
2.4.2長溝道金屬-氧化
物-半導(dǎo)體場效應(yīng)
晶體管的Vt25
2.4.3金屬-氧化物-半導(dǎo)體
場效應(yīng)晶體管中的
電容25
2.5金屬-氧化物-半導(dǎo)體場
效應(yīng)晶體管的二階效應(yīng)27
2.5.1短溝道效應(yīng)27
2.5.2寬度效應(yīng)28
2.5.3柵致漏極泄漏電流29
2.5.4硼滲透30
2.5.5襯底偏置的影響31
2.6界面陷阱和氧化層陷阱31
參考文獻34
第3章金屬-氧化物-半導(dǎo)體
制造工藝流程35
3.1前道工藝35
3.2Cu雙大馬士革后端
工藝41
參考文獻44
第4章對器件可靠性表征有用的
測量46
4.1電容-電壓測量46
4.2直流電流-電壓47
4.2.1從直流電流-電壓測量
中提取界面陷阱49
4.2.2從直流電流-電壓測量
中提取氧化層陷阱52
4.3柵控二極管方法53
4.4電荷泵測量55
4.5界面和氧化層陷阱分離的
中間