前言
自从锂离子电池出现以来,因为其能量密度高、输出电压高、循环寿命长、自放电慢等优点从而广泛应用于小型可移动电子设备,例如手机、笔记本电脑、相机等。这些可移动电子设备的应用已经大幅度改变了人们传统的交流方式。在当今的社会发展过程中,随着对电池能量密度要求的不断提高,电池技术也不断发生变革,从开始的基于液体电解质的锂离子电池,到目前使用的基于聚合物电解质的锂离子电池,再到未来的理想化的全固态锂离子电池。
由于化石能源的快速消耗,环境问题的日益严重,人们赋予了锂离子电池新的使命——作为汽车的能源。由于电池技术的不断革新,目前多家汽车公司均已推出了纯电动汽车,如比亚迪、北汽新能源、特斯拉等。这些电动汽车可以基本满足人们的日常生活需求。
目前世界各国都从政策上和资金上大力支持当地电动汽车的发展。在我国,政府不仅提供大量的资金支持,还采取相应的鼓励政策,激励高等院校与研究机构、企业共同研发新一代锂离子电池,争取早日突破技术瓶颈,达到世界领先水平。
基于锂离子电池在当今社会中的重要作用,总结电池各个组成部分的发展过程、了解最新技术革新、把握电池技术的核心问题显得尤为重要。本书正是基于这个需求,总结了过去几十年锂离子电池的技术发展轨迹,并介绍了目前的发展状况与未来的技术方向。
本书主要可以分为三部分:正极材料的发展(第2章);负极材料的发展(第3章);电解质的发展(第4~7章)。此外还包括锂电池概论(第1章)和锂离子电池中的隔膜和粘结剂(第8章)。其中值得一提的是电解质的发展,因为电解质相比于电极材料发展较为缓慢,目前已经成为制约锂电池(锂离子电池)发展的重要因素。因此本书着重分类介绍了锂离子电解质的发展过程,从液体电解质(第4章)、聚合物电解质(第5章)、单离子导体电解质(第6章)到无机陶瓷电解质(第7章)。希望本书可以帮助读者了解目前锂离子电池电解质发展的现状以及未来的趋势。
本书能够得以出版,首先要特别感谢我的合作导师程寒松教授给予我的支持与帮助,感谢他支持我全身心地投入写作。其次我的夫人也在本书的撰写过程中帮忙搜集资料并默默支持,在此对她表示真诚的感谢。此外,本书参考了大量的国内外期刊文献以及专利等,在此向所有文献作者和专利发明者表示感谢。
由于本人学术水平有限,书中难免存在一些遗漏和错误,敬请广大读者批评指正。
中国地质大学(武汉)
徐国栋
2018年3月