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内容简介

本手册介绍的锂离子电池是一种非常重要的能量存储类型，并与各行各业密切相关。由于锂离子电池快速的能量转化能力、可分体式的安装、良好的可扩展性和广泛的使用范围（包括可移动设备领域和固定设备领域），使得锂离子电池在各个行业都发挥着重要作用。这本书不仅是一本详细描述锂离子电池技术方面的手册，还对电池生产、回收、标准化、电气和化学安全方面进行了阐述，这些内容对今后新能源系统的全面建立是非常有意义的。本书适合新能源电池产业技术人员、新能源汽车行业技术人员阅读使用，也可供大专院校相关专业师生阅读参考。

内页插图

目录

序
前言
编辑的话
第一部分　储能系统／电池系统概述
第１章　储能系统／电池系统概述３
第二部分　锂离子电池
第２章　锂离子电池概述１１
第３章　材料和功能１７
第４章　锂离子电池的正极材料２５
第５章　锂离子电池的负极材料３５
第６章　电解质和导电盐４７
第７章　隔离膜５９
第８章　锂离子电池系统的结构７１
第９章　锂离子电池单体８０
第１０章　锂电池系统的密封和橡胶部件９０
第１１章　传感器和测量技术９８
第１２章　继电器、开关、线束和插接件１０５
第１３章　电池热管理１２１
第１４章　电池管理系统１３０
第１５章　软件１３９
第１６章　电池技术发展趋势１４６
第三部分　电池生产
第１７章　锂离子电池单体的生产流程１６３
第１８章　锂离子电池单体和电池的生产工艺１７６
第１９章　电池单体生产工厂的建设１８５
第２０章　生产制造过程中的检测方法１９４
第四部分　其他课题
第２１章　锂离子电池开发、生产和回收的边缘领域２０５
第２２章　锂离子电池开发和应用时的工作安全２０７
第２３章　化学安全保护２１５
第２４章　电气安全保护２２７
第２５章　汽车的功能安全２３４
第２６章　锂离子电池的功能和安全测试２４６
第２７章　锂电池和锂离子电池的运输２５７
第２８章　锂离子电池的回收２６５
第２９章　电池系统生产专业人员的教育和培训２７４
第３０章　锂离子电池安全和性能标准２８４
第五部分　电池应用
第３１章　锂离子电池的应用范围２９５
第３２章　电池系统在电动车辆上的应用需求３０３
第３３章　电池系统在固定储能系统上的应用需求３２３

前言/序言

没有电池的生活在当今世界是难以想象的。各种形式的电能储存早已经是当今日常生活中不可或缺的一部分。如果没有超过百年历史的电池技术作为支撑，笔记本电脑、智能手机和平板电脑等的成功都将不复存在。事实上，有很多种方法可以储存能源，但只有一种方式是消费者所期望的，那就是可反复充电的电池，并且放电和充电的工作只需要简单的操作就能够完成。严格意义上讲，电池并不是电能存储器，而是一种电化学能量的转换器。它的发展在过去几十年并非一帆风顺。
电池的历史，无论是作为初级或次级元件，现今也无法考证最初发明的来源。
可以肯定的是，１８００年前后由伏打（１７４５—１８２７）发明了“伏打堆”。约６５年后，大约在１８６６年，由勒克朗谢（１８３９—１８８２） 公布了一篇关于初级元件的专利，即所谓的勒克朗谢元件。该元件的阳极为锌，阴极为石墨，电解质为氯化铵，在阴极与电解质的交界面使用了二氧化锰涂层。随后，加斯纳（１８５５—１９４２） 进一步优化了这套系统，最终由施密特（１８６８—１９４８） 在１９０１年推出了第一款基于碳锌材料的干电池。
电池的进一步发展，无论是作为主要还是次要元素，一直以来都是比较缓慢的。在比能量和比功率的提升上没有出现很大的突破。然而，电池技术和化学特性不断发展：高循环稳定性，高安全性，完全免维修都是当今几乎所有电池系统的基本要求。
２０世纪７０年代初开始了一个新的时代。慕尼黑工业大学出现了一个全新的电池系统的想法，即用可逆的碱金属离子嵌入到阳极为碳和阴极为氧化物的锂电池。
经历了数年发展后，索尼公司于１９９１年在交通领域推出了第一款商业化的锂电池。
锂电池不断发展，特别是在新材料方面，它必然走向最终的成功。
如今我们正面临新的挑战：移动设备和能源供应（能量转换） 的模式转变需要新的能量存储设备，它必须具备高性价比、安全、低维护成本、重量轻等特点。
这些特点在某些方面相互矛盾也很难同时全部得到满足。这意味着，在研发以及在工业领域面临着巨大的压力，需要通过新技术的发展来接近这个目标。最近几年，在研发领域的活动的确有所增加，包括在大学和研究机构下所建立的新机构，但他们是否足够，还需要时间才能告诉我们答案。
这本《锂离子电池手册》为能量转换的这种模式转变的成功做出了小小的贡献。５４位作者提交的３３章，覆盖了一个很宽广的领域，在第一时间对锂离子电池所有相关领域进行了概述：电池单元的化学性质和结构、电池生产，以及在电池系统的应用层面大家最关心的几个主要问题：安全问题、运输问题和电池回收问题。
●●●●● 锂离子电池手册Ⅵ　本手册分为五个部分。第一部分对各类采取电化学方式进行能量储存的电池系统进行了概述。第二部分完整地讲述了锂离子电池的情况，最重要的材料和电池单体的部件都进行了详细的介绍。这些部件包括阴极和阳极的化学材料，以及导电盐和电解质。电池系统由单个模组构成，每个模组又由多个电池单体与必要的机械组件、电气部件构成，这部分内容用了几章来描述。最后以热管理和电池管理系统共同来结束这个部分的讲述。第三部分讲述了电池的生产以及电池制造的设备，以及必要的检测方法。第四部分讲述了电池在其整个生命周期可能会导致的涉及运输、安全、循环利用等的问题。本手册的第五部分讲述了电池在不同领域———电动车辆领域和固定设备领域———的应用情况。
本手册是为想要了解现代电池技术或需求的读者提供指导。它对锂离子电池进行了非常详细的描述，介绍了２０多年所面临的困难及所获取的知识和经验，给电池的使用者甚至在研发领域的新人介绍这项技术的巨大潜力和可能在研发过程中被卡住的地方。这本手册并非旨在将锂离子电池的诸多技术问题从专业上探索到一个很深的深度，而是在较高的技术水平上对这个产业的特征进行诠释的参考书。
最后，我想说感谢大家对这本书的完成做出的巨大贡献。特别是每个单独章节的所有作者，我的两个秘书Ｄｉｅｄｅｒｉｃｈ女士和ＤｉＢｅｌｌａ女士以及施普林格出版社的Ｈｅｓｔｅｒｍａｎｎ－Ｂｅｙｅｒｌｅ女士、Ｋｏｌｌｍａｒ－Ｔｈｏｎｉ女士和Ｓｔｅｇｎｅｒ女士。
愿所有使用这本《锂离子电池手册》的读者能从中获得很多重要的信息，给他们的日常工作和学习带来很多阅读的快乐。
赖纳·科特豪尔法兰克福，２０１３年１０月
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