動(dòng)力電池隔膜的設(shè)計(jì)與制備技術(shù)
定 價(jià)：128 元
叢書名：儲(chǔ)能與動(dòng)力電池技術(shù)及應(yīng)用
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- 作者：吳大勇，梁衛(wèi)華，操建華
- 出版時(shí)間：2023/7/1
- ISBN：9787030757722
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：U469.720.3
- 頁碼：324
- 紙張：
- 版次：31
- 開本：B5
近年來，鋰電池及其材料產(chǎn)業(yè)迎來千載難逢的發(fā)展機(jī)遇，我國的鋰電產(chǎn)業(yè)已占據(jù)****地位。在鋰電池的主要材料之中，隔膜曾一度成為關(guān)注的焦點(diǎn)；但在國內(nèi)初步攻克聚烯烴隔膜制造工藝難點(diǎn)之后其熱度逐漸降低。但是，作為正極和負(fù)極之間的介質(zhì)，隔膜不僅提供離子傳導(dǎo)的通路，還提供兩個(gè)決定電池性能的界面，其重要作用不容忽視。隨著高比能、高安全性鋰電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新型復(fù)合隔膜成為保證新一代電池性能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。本書主要介紹隔膜的基本知識(shí)、在不同電池體系中的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)思想和制造方法、涂覆改性和復(fù)合技術(shù)，以及隔膜新形態(tài)—固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展。另外，本書還介紹了一些新型隔膜的設(shè)計(jì)和研究結(jié)果，并在最后一章對隔膜的發(fā)展做了展望。
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目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 隔膜及其重要性 2
1.1.1 在鋰離子電池中的作用 2
1.1.2 隔膜對電池性能的影響 3
1.2 掃描電子顯微鏡下看隔膜 3
1.2.1 隔膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3
1.2.2 奇妙的微孔 4
1.2.3 鋰離子在正負(fù)極之間的遷移 4
1.3 隔膜設(shè)計(jì)與制造中的智慧 9
1.3.1 理想的制膜材料 10
1.3.2 造孔的藝術(shù) 10
1.3.3 規(guī)�；颇すに嚭兔媾R的困境 14
1.4 高技術(shù)是隔膜制造業(yè)的標(biāo)簽 14
1.4.1 工藝是制膜的靈魂 14
1.4.2 高水平的設(shè)備 14
1.5 隔膜制造業(yè)的發(fā)展歷程 15
1.5.1 國外產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 15
1.5.2 國內(nèi)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 15
1.6 下一代的隔膜 16
參考文獻(xiàn) 16
第2章 隔膜的特性指標(biāo) 18
2.1 技術(shù)指標(biāo) 19
2.2 核心指標(biāo) 23
2.3 隔膜指標(biāo)差異對電池性能的影響 24
2.3.1 安全性指標(biāo) 25
2.3.2 孔隙率和吸液率 26
2.4 隔膜的測試 27
2.4.1 厚度 27
2.4.2 孔隙率 28
2.4.3 隔膜與電解液的浸潤性 30
2.4.4 透氣性 31
2.4.5 熱收縮率 31
2.4.6 水分殘留量 32
2.4.7 拉伸強(qiáng)度 32
2.4.8 穿刺強(qiáng)度 33
2.4.9 離子電導(dǎo)率 33
2.4.10 電化學(xué)窗口 34
參考文獻(xiàn) 35
第3章 鋰離子電池中的隔膜 36
3.1 鋰離子電池和隔膜發(fā)展的重要機(jī)遇期 37
3.2 鋰離子電池中的隔膜 38
3.2.1 鋰離子電池隔膜對材料的基本要求 39
3.2.2 鋰離子電池隔膜的基本功能特性 39
3.2.3 關(guān)于隔膜的“Shutdown”功能 40
3.3 制膜材料的性能 41
3.3.1 材料的介電強(qiáng)度 41
3.3.2 不同材料及制膜方法對離子電導(dǎo)率的影響 41
3.3.3 孔結(jié)構(gòu)對離子電導(dǎo)率的影響 42
3.3.4 孔隙率與孔徑分布 43
3.4 不同材料體系的隔膜 44
3.4.1 聚丙烯隔膜 44
3.4.2 聚乙烯隔膜 44
3.4.3 PET基隔膜 45
3.4.4 聚偏氟乙烯及其共聚物隔膜 46
3.4.5 聚酰亞胺隔膜 54
3.4.6 其他材料的隔膜 56
3.4.7 凝膠隔膜 57
3.5 制膜工藝方法 57
3.5.1 PP的干法制膜 58
3.5.2 PE的濕法制膜 58
3.5.3 布魯克納的半干法制膜 59
3.5.4 無紡布復(fù)合膜 59
3.5.5 靜電紡絲技術(shù)制納米纖維膜 59
3.6 隔膜涂覆和多層功能化 61
3.6.1 高分子涂層 62
3.6.2 納米陶瓷涂層 63
3.7 隔膜其他性能的提升 64
3.8 挑戰(zhàn)與前景 66
參考文獻(xiàn) 66
第4章 鋰硫電池中的隔膜 68
4.1 鋰硫電池 69
4.2 鋰硫電池的工作原理 69
4.3 鋰硫電池面臨的問題 71
4.4 鋰硫電池中應(yīng)用的隔膜 72
4.5 功能型鋰硫電池隔膜的研究方向 72
4.5.1 多硫化物的跨膜擴(kuò)散 72
4.5.2 涂層修飾的聚烯烴隔膜 73
4.5.3 新材料隔膜 88
4.5.4 鋰硫電池隔膜的制備方法 91
4.6 理想的鋰硫電池隔膜及其設(shè)計(jì)制造 93
4.6.1 應(yīng)用現(xiàn)狀 93
4.6.2 設(shè)計(jì)思想和制造方法 94
參考文獻(xiàn) 95
第5章 鋰一次電池隔膜 97
5.1 鋰一次電池的種類及其隔膜 98
5.2 可溶正極電池體系對隔膜的要求 102
5.2.1 Li/SOCl2體系與Li/SO2Cl2體系 102
5.2.2 Li/SO2體系 103
5.3 新型隔膜對現(xiàn)有隔膜的替代 103
5.3.1 材料體系 103
5.3.2 工藝技術(shù) 105
參考文獻(xiàn) 106
第6章 聚烯烴隔膜的制造 108
6.1 PP隔膜 109
6.1.1 原料 109
6.1.2 制膜工藝 109
6.1.3 制膜設(shè)備 112
6.1.4 影響產(chǎn)品質(zhì)量和成品率的主要因素 114
6.2 PE隔膜 115
6.2.1 原料 116
6.2.2 同步雙向拉伸工藝 118
6.2.3 分步雙向拉伸工藝 121
6.2.4 半干法制膜工藝 122
6.3 PP/PE/PP三層復(fù)合膜 123
6.4 工藝對材料及產(chǎn)品特性的調(diào)控 125
6.4.1 熔融擠出和鑄片淬火 125
6.4.2 拉伸 125
6.4.3 聚合物分子和鏈段在拉伸中的取向 126
6.4.4 工藝過程中的結(jié)晶 128
6.4.5 熱定型 129
6.4.6 溫度 129
6.4.7 拉伸比例和車速 131
6.4.8 螺桿擠出 132
6.4.9 結(jié)晶方式 132
6.4.10 萃取能力 132
6.5 影響產(chǎn)品品質(zhì)的其他因素 132
6.5.1 原料組成對產(chǎn)品制造和膜結(jié)構(gòu)的影響 132
6.5.2 冷卻速率對最終膜產(chǎn)物孔結(jié)構(gòu)的影響 137
6.5.3 石蠟油比例對最終膜產(chǎn)物孔結(jié)構(gòu)的影響 137
6.5.4 石蠟油與PE的相分離 137
6.5.5 石蠟油的萃取 138
參考文獻(xiàn) 138
第7章 隔膜表面涂布技術(shù) 139
7.1 涂布 140
7.1.1 涂布的基本定義 140
7.1.2 涂布方法與涂布方法的選擇 141
7.1.3 涂布技術(shù)的應(yīng)用 143
7.2 隔膜規(guī)�；a(chǎn)中的涂布方法 148
7.2.1 浸涂及涂布厚度 148
7.2.2 隔膜浸涂設(shè)備 150
7.2.3 隔膜浸涂工藝與效果 152
7.2.4 隔膜浸涂的優(yōu)點(diǎn)與不足 152
7.3 微凹涂布 155
7.3.1 微凹涂布介紹 155
7.3.2 微凹涂布的涂布濕厚度的確定 157
7.3.3 常用的幾種微凹涂布漿料配方 164
7.3.4 微凹涂布的優(yōu)點(diǎn)與不足 166
7.4 基材張力控制條縫涂布 166
7.4.1 基材張力控制條縫涂布介紹 166
7.4.2 基材張力控制條縫涂布窗口 167
7.4.3 基材張力控制條縫涂布在隔膜涂布中的應(yīng)用 170
7.4.4 基膜張力控制條縫涂布的不足 171
7.5 涂布厚度測量 172
7.5.1 離線測厚儀的工作原理 172
7.5.2 在線測厚儀的工作原理 173
7.5.3 測厚儀的在線測量原理 175
7.6 隔膜表面涂布弊病與機(jī)器視覺缺陷識(shí)別系統(tǒng) 176
7.6.1 涂布弊病與應(yīng)對解決措施 176
7.6.2 涂布缺陷的機(jī)器視覺識(shí)別系統(tǒng) 181
參考文獻(xiàn) 183
第8章 固態(tài)鋰電池和固態(tài)電解質(zhì) 185
8.1 固態(tài)鋰電池 186
8.1.1 固態(tài)鋰電池發(fā)展史 186
8.1.2 固態(tài)鋰電池的分類 188
8.1.3 全固態(tài)鋰電池可能的優(yōu)勢及存在的問題 189
8.2 固態(tài)電解質(zhì) 190
8.2.1 固態(tài)電解質(zhì)中離子傳導(dǎo)機(jī)理 192
8.2.2 無機(jī)固態(tài)電解質(zhì) 196
8.2.3 聚合物固態(tài)電解質(zhì) 205
8.2.4 復(fù)合固態(tài)電解質(zhì) 215
8.2.5 金屬有機(jī)框架基固態(tài)電解質(zhì) 220
8.2.6 其他固態(tài)電解質(zhì) 223
8.3 固態(tài)電解質(zhì)性能提升的方法 224
8.3.1 提高離子電導(dǎo)率 224
8.3.2 提高電壓穩(wěn)定性 233
8.3.3 抑制鋰枝晶 237
8.3.4 減小界面電阻 239
參考文獻(xiàn) 243
第9章 新型復(fù)合隔膜的設(shè)計(jì)與制造 247
9.1 新型隔膜應(yīng)新在何處 249
9.1.1 材料 249
9.1.2 結(jié)構(gòu) 250
9.1.3 功能 251
9.1.4 奇思妙想 251
9.2 PET無紡布隔膜的增強(qiáng)設(shè)計(jì) 251
9.2.1 無紡布隔膜存在的問題 251
9.2.2 光固化增韌無紡布隔膜 252
9.2.3 熱固化 264
9.2.4 雙重固化 266
9.3 芳綸 267
9.3.1 主體材料如何造孔 268
9.3.2 材料體系和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 272
9.4 聚酰亞胺 274
9.4.1 造孔方案 275
9.4.2 材料復(fù)合 278
9.5 固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合膜 280
9.5.1 無機(jī)固態(tài)電解質(zhì) 280
9.5.2 固態(tài)電解質(zhì)功能涂層膜 280
9.5.3 其他類型的固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合膜 282
9.6 含MOF的功能涂層膜 282
9.6.1 MOF材料 282
9.6.2 MOF研究與應(yīng)用的熱點(diǎn) 284
9.6.3 MOF在隔膜涂層中的應(yīng)用 284
9.7 定制功能隔膜 285
參考文獻(xiàn) 285
第10章 展望 288
10.1 鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來時(shí)代的機(jī)遇 289
10.2 隔膜發(fā)展的技術(shù)路線圖 290
10.3 通用型隔膜的發(fā)展方向 291
10.3.1 高安全性隔膜 291
10.3.2 耐高電壓隔膜 292
10.4 隔膜定制化的趨勢 293
10.4.1 防打滑 293
10.4.2 高吸液率 293
10.4.3 抑制多硫化物穿梭 295
10.4.4 抗擠壓形變 295
10.4.5 對鋰金屬穩(wěn)定 297
10.4.6 雙面不對稱涂覆膜/雙面不對稱復(fù)合膜 298
10.4.7 隔膜與電極一體化 299
10.5 固態(tài)電解質(zhì) 299
10.5.1 柔性固態(tài)電解質(zhì) 299
10.5.2 自愈固態(tài)電解質(zhì) 300
10.6 隔膜產(chǎn)品的明日之星 303
10.7 結(jié)束語 304
參考文獻(xiàn) 304
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