本书以围绕工程应用，打好理论基础，联系实际问题，渗透工程意识，培养创新能力为编写指导思想，以锂离子电池关键制造工艺为主线，系统构筑了制浆、涂布、辊压、分切、装配、焊接和化成等制造工序的工艺原理，以及工程应用有关的锂离子电池工艺学知识，致力于培养学生锂离子电池制造工艺创新与开发能力。本书贯彻经典本科教学内容的同时，专门设置了相关实验和模拟仿真内容，增加了锂离子电池前沿知识拓展，如固态锂电池、钠离子电池和金属锂电池等，使学生了解前沿研究，拓宽学生的知识面。本书可作为高等学校能源、材料、化工、化学、冶金等各类专业锂离子电池工艺学课程教材，也适合锂离子电池及其相关领域的工程技术人员参考。

随着可再生能源、新材料以及电动汽车等新兴工业领域的快速发展，新能源材料与器件、储能科学与工程、新能源汽车过程、能源化学工程、新能源科学与工程等新工科专业纷纷设立，围绕这些新兴工业领域的高等教育蓬勃发展，已然形成了颇具规模的教育体系。锂离子电池工艺学是这些新工科专业的核心课程，目前却面临着高等学校教材稀缺的现状，几乎未有相关教材正式出版。
本教材是在此前出版的国家科学技术著作出版基金资助的《锂离子电池制造工艺学原理与应用》一书的基础上，紧密结合新工科专业教学要求改编而来。经过多年的教学实践检验，不断优化完善，最终修订成稿。在编写本书的过程中，基于教学实践经验，充分结合当前新工科教学实际情况，重点考量了以下几个方面：
（1）内容选材。紧密围绕锂离子电池制造工艺过程，归纳总结出制浆、涂布、辊压、分切、装配、化成等构成锂离子电池工艺学的框架体系。在内容选取上，着重精选各工艺相关的工艺学原理作为主体内容，力求在避免与其他相关课程内容重复的同时，确保本课程自身的系统性与完整性。
（2）现有教材衔接。充分考虑教材内容的起点设置，确保与储能科学与工程、能源化学、新能源材料与器件等专业现有的教材实现合理衔接。严格把控内容选材的深度、广度以及分量，使其契合规定的教学时数要求，保障教学任务能够顺利完成。
（3）理论联系实际。高度重视理论与实际的结合，强化工艺学基本理论在工程实践中的典型应用。在各章节末尾精心设置了简答题、思考题等习题，助力学生系统掌握并巩固所学知识，提升学生将理论知识应用于实际的能力。
（4）紧跟步伐。在坚守锂离子电池工艺学教材性质的基础上，积极反映现代锂电池科技发展的前沿动态。紧密联系我国锂离子电池生产实际，合理呈现社会关注的热点问题。同时还介绍了下一代电池体系，以及锂电池回收等相关前沿内容，拓宽学生的知识视野。
（5）学时安排。本课程的总学时数设定为64学时。本书中打*号部分为选读内容，教师可根据教学需要灵活选用。此外，教师还能够依据实际授课学时情况，对内容进行不同程度的精简，将学时缩减至48学时或32学时，以满足多样化的教学需求。
在本书的编写过程中，承蒙中国工程院吴锋院士为本书撰写了序言，本书编写指导委员会给予了大力支持与悉心指导，众多高校教师积极协助，贡献了宝贵的意见与建议。化学工业出版社编辑对本书进行了精心编辑与加工，在此，谨向所有给予帮助的各方致以诚挚的感谢！
限于作者水平，加之时间仓促，书中疏漏与不当之处在所难免，恳请广大读者不吝批评指正。

编者
2025年3月

无

第1章锂离子电池概述001
1.1电化学原理与电池结构001
1.1.1电化学原理001
1.1.2电池结构002
1.2电池制造工艺过程002
1.3电池性能004
1.3.1电化学性能004
1.3.2安全性能008
1.4主要原材料009
1.4.1正极材料009
1.4.2负极材料011
1.4.3电解质014
1.4.4隔膜015
1.4.5导电剂018
1.4.6黏结剂和助剂020
1.5电池的分类021
1.6极片设计023
1.7锂离子电池发展历程、特点及应用024
1.7.1锂离子电池发展历程024
1.7.2锂离子电池特点与应用026
习题027
参考文献027

第2章锂离子电池制浆029
2.1概述029
2.2悬浮液颗粒的非颗粒间力030
2.2.1重力和浮力030
2.2.2布朗运动力030
2.2.3黏度与流体力031
2.3悬浮液颗粒的颗粒间力032
2.3.1范德华力032
2.3.2静电作用力033
2.3.3溶剂（水）化作用力034
2.3.4疏溶剂（水）作用力035
2.3.5位阻作用力035
2.4悬浮液的稳定性036
2.4.1颗粒间距和粒度对颗粒受力的影响036
2.4.2静态悬浮液沉降037
2.4.3稳定悬浮液的判据038
2.5粉体聚团和碎解039
2.5.1粉体聚团力039
2.5.2搅拌的剪切力039
2.6浆料分散性和稳定性调控041
2.6.1表面张力与润湿调控041
2.6.2表面活性剂调控043
2.6.3水性和油性体系调控的特殊性047
2.6.4其他调控方法047
2.7锂离子电池制浆过程048
2.7.1制浆工艺步骤048
2.7.2浆料分散性和稳定性测试方法049
习题050
参考文献050

第3章锂离子电池涂布051
3.1悬浮液流变性质051
3.2涂布原理053
3.2.1剪切涂布053
3.2.2润湿与流平054
3.2.3涂膜干燥055
3.2.4典型涂布缺陷056
3.3浆料黏度和表面张力调控057
3.3.1黏度调控057
3.3.2表面张力调控059
3.3.3表面活性剂调控059
3.3.4温度调控061
3.4涂布工艺062
3.4.1单辊涂布工艺062
3.4.2逆转辊涂布工艺064
3.4.3条缝涂布工艺068
3.5干燥原理与工艺071
3.5.1干燥简介071
3.5.2干燥原理071
3.5.3干燥工艺074
3.6涂布缺陷与电性能075
习题076
参考文献077

第4章辊压078
4.1粉体性质078
4.2粉体充填性能082
4.2.1理想粉体充填082
4.2.2实际粉体充填084
4.2.3粉体压缩充填085
4.2.4粉体充填性能调控086
4.3极片辊压088
4.3.1辊压力088
4.3.2弹塑性曲线089
4.3.3厚度控制方法090
4.3.4伸长率092
4.3.5极片缺陷与控制093
4.4压实密度与电池性能094
4.4.1压实密度与电池容量094
4.4.2压实密度与电极空隙率095
习题095
参考文献096

第5章锂离子电池剪切098
5.1剪切原理098
5.2极片剪切工艺099
5.2.1剪切力099
5.2.2刀盘间隙101
5.2.3剪切速率103
5.2.4剪切张力103
5.3激光分切104
5.3.1激光分切特点104
5.3.2激光分切工艺104
5.4极片剪切缺陷106
习题108
参考文献108

第6章锂离子电池装配110
6.1极片卷绕和叠片110
6.1.1卷绕和叠片简介110
6.1.2卷绕和叠片工艺112
6.2电池装配制造流程115
6.3焊接原理117
6.3.1焊接简介117
6.3.2焊接化学冶金120
6.3.3焊接的热影响区122
6.4激光焊接123
6.4.1激光焊接特点123
6.4.2脉冲激光缝焊工艺124
6.4.3激光焊焊接性127
6.5超声波点焊127
6.5.1超声波焊接特点127
6.5.2超声波点焊工艺129
6.5.3超声焊焊接性133
6.6电阻点焊133
6.6.1电阻点焊特点133
6.6.2电阻点焊工艺135
6.6.3电阻焊焊接性138
6.7铝塑复合膜热封装139
6.7.1热封装特点139
6.7.2热封工艺140
习题141
参考文献141

第7章锂离子电池化成143
7.1化成原理143
7.1.1化成反应143
7.1.2固体产物及SEI膜144
7.1.3气体产物与水分145
7.1.4极片的膨胀146
7.2注液工艺148
7.2.1注液浸润过程148
7.2.2注液量150
7.3化成工艺151
7.3.1预化成工艺151
7.3.2化成工艺153
7.3.3老化工艺153
7.4水分控制工艺154
7.4.1真空干燥154
7.4.2空气水分控制157
7.5分容分选159
7.5.1分容分选流程159
7.5.2检验项目159
7.5.3包装出厂162
习题162
参考文献162

第8章电池的组装、安全与回收165
8.1单体电池组装165
8.2电池组166
8.2.1单体电池串并联166
8.2.2电池组结构168
8.2.3电池组管理系统170
8.3电池热失控171
8.3.1单体电池热失控171
8.3.2电池组热失控173
8.4电池安全174
8.4.1电池制造与安全174
8.4.2电池使用与安全175
8.5常见电池性能176
8.5.1动力锂离子电池176
8.5.2储能电池180
8.5.3消费类锂离子电池181
8.6锂离子电池回收181
8.6.1预处理182
8.6.2湿法冶金183
8.6.3火法冶金184
8.6.4修复再生184
习题189
参考文献190

第9章锂离子电池电极过程191
9.1电极极化与电极过程191
9.1.1电极反应191
9.1.2电极极化193
9.1.3电极过程196
9.2多孔电极及其模拟*197
9.2.1多孔电极结构特点197
9.2.2多孔电极厚度199
9.2.3多孔电极及电池模拟203
9.3电极过程实验分析207
9.3.1三电极法与半电池207
9.3.2交流阻抗分析207
9.3.3循环伏安分析211
习题214
参考文献215

第10章固态锂离子电池及钠离子电池、锂硫电池*216
10.1固态锂离子电池216
10.1.1固态锂离子电池的原理与特点216
10.1.2固态锂离子电池无机固体电解质217
10.1.3固态锂离子电池聚合物电解质221
10.1.4固态锂离子电池复合电解质221
10.2钠离子电池223
10.2.1钠离子电池的原理及特点223
10.2.2钠离子电池正极材料224
10.2.3钠离子电池负极材料228
10.3锂硫电池232
10.3.1锂硫电池的原理与特点232
10.3.2锂硫电池正极材料234
10.3.3锂硫电池锂负极材料238
习题240
参考文献241