锂离子电池测评技术解析与应用

本书涵盖锂离子电池的基本构成、制造工艺、电池及材料检测技术、失效机制、健康状态估算及预测等内容。对电池层级和材料层级的检测技术进行了详细分类，阐述了多种物理、化学及电化学性能测试技术，分析了电池失效的基本类型、机制及抑制策略。此外，本书还系统地介绍了锂离子电池健康状态估算和预测方法及电池测评的相关国家标准。

目录
前言
第1章 锂离子电池及其市场概述 1
1.1 锂离子电池概述 1
1.1.1 锂离子电池的发展历史 1
1.1.2 锂离子电池基本原理 2
1.1.3 锂离子电池的主要应用领域 3
1.2 锂离子电池市场分析 5
1.2.1 市场驱动力 5
1.2.2 市场分布 6
1.2.3 主要市场参与者 7
参考文献 8
第2章 锂离子电池基本构成与制造工艺 9
2.1 锂离子电池基本构成 9
2.1.1 正极 10
2.1.2 负极 34
2.1.3 集流体 46
2.1.4 隔膜 54
2.1.5 电解质 64
2.1.6 安全阀 82
2.1.7 正温度系数端子 84
2.1.8 电池壳 85
2.2 电池性能的主要影响因素 86
2.2.1 材料因素 86
2.2.2 电池结构和工艺因素 92
2.2.3 工况条件及储存因素 95
2.3 锂离子电池制造工艺 97
2.3.1 极片制造 98
2.3.2 电池装配 105
2.3.3 电池化成与分容 107
2.4 使用和维护 109
参考文献 110
第3章 电池层级测试技术 139
3.1 电性能测试 139
3.1.1 充电性能 139
3.1.2 放电性能 140
3.1.3 容量性能 141
3.1.4 能量和比能量 143
3.1.5 功率特性和倍率性能 143
3.1.6 高温和低温性能 145
3.1.7 循环性能 146
3.1.8 储存性能与自放电 147
3.1.9 电池内阻 148
3.1.10 电池电压 149
3.2 安全性能测试 150
3.2.1 电气安全性能 150
3.2.2 机械安全性能 152
3.2.3 环境安全性能 155
3.2.4 热安全性能 159
参考文献 162
第4章 材料层级表征技术 164
4.1 X射线分析技术 164
4.1.1 X射线衍射 164
4.1.2 X射线光电子能谱 169
4.1.3 X射线吸收谱 172
4.1.4 X射线计算机断层成像 175
4.2 光学分析技术 177
4.2.1 拉曼光谱 177
4.2.2 傅里叶变换红外光谱 180
4.3 核磁共振分析技术 181
4.4 差分电化学质谱 183
4.5 电子显微分析技术 186
4.5.1 扫描电子显微镜 186
4.5.2 透射电子显微镜 188
4.5.3 原子力显微镜 191
4.6 差示扫描量热技术 193
4.7 其他表征技术 195
4.7.1 粉末振实密度测量 195
4.7.2 粉末电阻测量 195
4.7.3 比表面积和微孔测量 196
参考文献 197
第5章 电化学性能测试技术 204
5.1 循环伏安法 204
5.2 电化学阻抗谱法 209
5.3 直流内阻测试法 212
5.4 混合脉冲功率特性法 214
5.5 恒电流间歇滴定技术 215
5.6 恒电位间歇滴定技术 218
参考文献 220
第6章 电池失效分析 222
6.1 电池失效概述 222
6.2 电池失效类型 223
6.2.1 容量衰减失效 223
6.2.2 内阻增大失效 224
6.2.3 内部短路失效 225
6.2.4 热失控失效 225
6.2.5 过充电失效 229
6.2.6 过放电失效 230
6.2.7 机械损伤失效 231
6.2.8 低温/高温失效 231
6.3 电池失效机制分析 233
6.3.1 正极材料失效 234
6.3.2 负极材料失效 238
6.3.3 电解液分解 241
6.3.4 隔膜失效 242
6.3.5 集流体腐蚀 243
6.3.6 黏结剂失效 247
6.4 失效抑制策略 248
6.4.1 材料优化设计 248
6.4.2 电池生产工艺优化 251
6.4.3 电池结构优化 252
6.4.4 电池管理系统智能化 253
参考文献 253
第7章 锂离子电池健康状态估算和预测 262
7.1 锂离子电池健康状态介绍 262
7.1.1 健康状态的定义 262
7.1.2 SOH估算和预测方法分类 263
7.2 基于模型的方法 264
7.2.1 等效电路模型法 265
7.2.2 电化学模型法 266
7.2.3 数学模型法 268
7.3 基于数据驱动的方法 269
7.3.1 滤波方法 270
7.3.2 机器学习方法 272
7.4 基于融合技术的方法 279
7.4.1 模型与数据驱动融合法 279
7.4.2 多种数据驱动融合法 280
7.5 SOH估算和预测方法的对比分析 281
7.6 SOH估算和预测方法的挑战 283
参考文献 284
第8章 国内锂离子电池标准 291
8.1 标准介绍 292
8.1.1 《电力储能用锂离子电池》（GB/T 36276—2023） 292
8.1.2 《电力储能用锂离子电池退役技术要求》（GB/T 43540—2023） 304
8.1.3 《电动汽车用动力蓄电池安全要求》（GB 38031—2025） 308
8.1.4 《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》
（GB/T 31484—2015） 317
8.1.5 《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》
（GB/T 31486—2024） 319
8.1.6 《电动自行车用锂离子蓄电池》（GB/T 36972—2018） 323
8.1.7 《电动摩托车和电动轻便摩托车用锂离子电池》（GB/T 36672—2018） 328
8.1.8 《电动平衡车、滑板车用锂离子电池和电池组 安全技术规范》
（GB 40559—2024） 330
8.1.9 《便携式电子产品用锂离子电池和电池组 安全技术规范》
（GB 31241—2022） 335
8.1.10 《移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》（GB/T 18287—2013） 342
8.1.11 《固定式电子设备用锂离子电池和电池组 安全技术规范》
（GB 40165—2021） 346
8.1.12 《空间用锂离子蓄电池通用规范》（GB/T 42635—2023） 350
8.1.13 《宇航用锂离子蓄电池组设计与验证要求》（GB/T 38314—2019） 352
8.1.14 《船舶蓄电池装置》（GB/T 13603—2023） 353
8.2 标准之间的关系 355
8.2.1 技术要求的共性与差异 355
8.2.2 安全性评估的统一性与差异 355
8.2.3 测试方法的标准化与差异化 356
8.3 锂离子电池检测标准的实施与影响 356
8.3.1 标准的实施情况 356
8.3.2 标准对电池性能提升的影响 358
参考文献 359