Lithium-ion battery manufacturing process principles and applications (Yang Shaobin Liang Zheng)

Editor-in-Chief: 1. This book is the first scientific and technological academic publication project that systematically discusses the manufacturing and application of lithium-ion batteries. 2. The content of this book is comprehensive, systematic, and focused. It integrates and reflects the new scientific and technological achievements and related technologies in the field of lithium-ion battery process research and application at home and abroad, and reflects the current development and research trends of lithium secondary batteries. 3. This book is very practical and instructive, and can be used as a reference book and production process manual for engineering and technical personnel in lithium-ion batteries and related fields. Table of Contents: Chapter Overview of Lithium-Ion Batteries 1.1 Lithium-Ion Battery Electrochemistry 1.1.1 Chemistry 1.1.2 Battery Structure and Classification 1.2 Lithium-Ion Battery Raw Materials and Manufacturing 1.3 Lithium-Ion Battery Energy 1.3.1 Electrochemical Energy 1.3.2 Safety Energy 1.4 Development History, Characteristics and Applications of Lithium-Ion Batteries 1.4.1 Development History of Lithium-Ion Batteries 1.4.2 Characteristics and Applications of Lithium-Ion Batteries References Chapter 2 Raw Materials of Lithium-Ion Batteries 2.1 Lithium-Ion Battery Positive Electrode Materials 2.1.1 Introduction to Positive Electrode Materials 2.1.2 Lithium Cobalt Oxide 2.1.3 Ternary Materials 2.1.4 Lithium-Rich Manganese-Based Materials 2.1.5 Spinel Lithium Manganese Oxide 2.1.6 Lithium Iron Phosphate 2.2 Lithium-Ion Battery Negative Electrode Materials 2.2.1 Introduction to Negative Electrode Materials 2.2.2 Graphite Materials 2.2.3 Amorphous Carbon 2.2.4 Titanium Oxide Materials 2.2.5 2.2.6 Sn-based composites 2.3 Electrolytes 2.3.1 Introduction to electrolytes 2.3.2 Liquid electrolytes 2.3.3 Semisolid electrolytes - gel polymer electrolytes 2.3.4 Solid electrolytes 2.4 Separators 2.4.1 Types and requirements of separators 2.4.2 Wet polyolefin porous membranes 2.4.3 Dry polyolefin porous membranes 2.4.4 Inorganic/organic composite membranes 2.5 Other materials 2.5.1 Conductive agents 2.5.2 Binders 2.5.3 Shells, current collectors and tabs References Chapter 3 Basics of porous electrodes for lithium-ion batteries 3.1 Introduction to porous electrodes 3.1.1 Porous electrode structure 3.1.2 Porous electrode classification 3.2 Porous electrode kinetics for lithium-ion batteries 3.2.1 Porous electrode processes 3.2.2 Porous electrode kinetics 3.2.3 Porous electrode polarization 3.2.4 Porous electrode lithium ion diffusion measurement and simulation 3.3 Chapter 4 Lithium-ion Battery Pulping 4.1 Overview 4.2 Forces on Suspension Particles [1] 4.2.1 Interparticle Forces 4.2.2 Other Forces on Particles 4.2.3 Effects of Particle Distance and Particle Size on Particle Forces 4.3 Static Suspension Stability 4.3.1 Sedimentation Methods 4.3.2 Criteria for Stable Suspensions 4.4 Lithium-ion Battery Slurry Preparation 4.4.1 Powder Wetting 4.4.2 Powder Dispersion 4.4.3 Degassing, Conveying and Filtration 4.5 Lithium-ion Battery Pulping Equipment 4.6 Lithium-ion Battery Pulping Process 4.6.1 Slurry System and Requirements 4.6.2 Pulping Process Steps 4.6.3 Suspension dispersion and stability control4.6.4 Pulping process and electrode conductive systemReferencesChapter 5 Lithium-ion battery coating5.1 Coating rheology basis5.1.1 Suspension classification5.1.2 Shear and viscosity5.1.3 Wetting and flow5.2 Viscosity and surface tension control5.2.1 Viscosity control5.2.2 Surface tension control5.2.3 Additive control5.2.4 Temperature control5.2.5 Pulping process control5.3 Roller coating and process5.3.1 Introduction to roller coating5.3.2 Single roller coating5.3.3 Double roller coating5.3.4 Triple roller coating5.4 Pre-metered coating and process5.4.1 Slide coating and process5.4.2 Slit and extrusion coating and process5.4.3 Coating drawbacks and elimination5.5 Coating method selection5.5.1 Coating method5.5.2 Coating Method Selection 5.6 Drying 5.6.1 Introduction to Drying 5.6.2 Drying and Process 5.6.3 Rheological Properties of Coating Films During Drying and Defect Prevention 5.6.4 Drying Equipment References Chapter 6 Lithium-ion Battery Pole Sheet Rolling 6.1 Overview 6.2 Basic Powder Properties 6.2.1 Particle Size and Shape 6.2.2 Aggregate Properties 6.3 Powder Filling Model and Filling Density 6.3.1 Ideal Filling Model 6.3.2 Actual Powder Filling Density 6.4 Actual Powder Compression Energy 6.4.1 Compression Process 6.4.2 Compression Curve 6.4.3 Control of Filling and Compaction 6.5 Pole Sheet Rolling and Process 6.5.1 Roller Pressure 6.5.2 Thickness Control 6.5.3 Elongation 6.6 Rolled Pole Sheet and Battery Energy 6.6.1 Effect of Compacted Density on Battery Energy 6.6.2 Effect of Electrode Characteristics on Battery Charge and Discharge Energy 6.7 Pole sheet rolling equipment 6.7.1 Roller press 6.7.2 Additional equipment 6.8 Pole sheet quality and control 6.8.1 Pole sheet defects and control 6.8.2 Rewinding and unwinding defects 6.8.3 Pole sheet toughness 6.8.4 Pole sheet bonding References Chapter 7 Lithium-ion battery pole sheet slitting 7.1 Pole sheet slitting method 7.2 Pole sheet shearing process 7.3 Pole sheet shearing process 7.3.1 Shearing material 7.3.2 Shearing force 7.3.3 Cutter water gap and vertical gap 7.3.4 Shear rate 7.3.5 Tension 7.4 Pole sheet slitting equipment 7.4.1 Longitudinal slitting equipment 7.4.2 Cross-cutting equipment 7.5 Laser slitting 7.5.1 Introduction to laser slitting 7.5.2 Laser slitting process 7.6 Pole sheet slitting defects and their impact 7.6.1 Slitting defects 7.6.2 Effects of Slitting Defects References Chapter 8 Lithium-ion Battery Assembly 8.1 Electrode Winding and Lamination 8.1.1 Winding and Lamination Process 8.1.2 Winding and Lamination Equipment 8.2 Lithium-ion Battery Assembly 8.2.1 Assembly Process 8.2.2 Assembly Equipment 8.3 References for Quality Inspection of Lithium-ion Battery Assembly Chapter 9 Lithium-ion Battery Content Introduction: Based on a brief description of the basic and basic concepts of lithium-ion batteries, this book first discusses the dynamics of porous electrodes to provide a theoretical basis for the electrochemical energy design of lithium-ion batteries. Then, with the key manufacturing processes of lithium-ion batteries as the main line, a process and application framework system for manufacturing processes such as pulping, coating, rolling, slitting, assembly, welding and formation is systematically constructed, focusing on the basic processes, manufacturing equipment, process control methods and defect prevention of these manufacturing processes, providing theoretical guidance for lithium-ion battery manufacturing and process research. Finally, the research progress of lithium-sulfur batteries and lithium-ion-like batteries similar to lithium-ion batteries is introduced. The content of this book is comprehensive, systematic, and focused. It integrates and reflects the recent new scientific and technological achievements and related technologies in the field of lithium-ion battery process research and application at home and abroad, and reflects the development and research trend of lithium secondary batteries. This book can be used as a reference book and production process manual for engineering and technical personnel in lithium-ion batteries and related fields, and can also be used as a reference book and textbook for researchers in scientific research institutions, university teachers, and senior undergraduates. About the author: Yang Shaobin, Dean, Professor, Doctoral Supervisor, School of Materials Science and Engineering, Liaoning University of Engineering and Technology, Director of Materials Science Branch, Chinese Society for Metals, and Vice Chairman of Liaoning Provincial Nanomaterials Professional Committee. He received his bachelor\'s degree in Chemical Engineering from Dalian University of Technology in 1986 and his master\'s degree in Coal Processing Engineering from Dalian University of Technology in 1990. His research direction is new carbon materials. He received his doctorate in Chemical Processing from Dalian University of Technology in 2000 and worked on carbon negative electrode materials for lithium-ion batteries. In 2000, he worked as a postdoctoral fellow at the Postdoctoral Workstation of Guangdong Fenghua High-tech Co., Ltd. and worked on lithium-ion battery process research and negative electrode material development in the Lithium-ion Battery Branch. He has undertaken one natural science project on negative electrode materials for sodium-ion batteries, one doctoral degree on lithium-ion batteries and one natural science project in Liaoning Province. He has undertaken one negative electrode material product development project for China Media Shenma Group, Zhaoqing Fenghua Lithium Battery Co., Ltd., and Tianjin Tiecheng Battery Materials Co., Ltd. He has obtained a total of 5 patents in lithium-ion batteries. He has published more than 50 related papers. Since the research on negative electrode materials for lithium-ion batteries began in 1997, the research fields of lithium-ion batteries have included positive electrode materials, negative electrode materials and conductive agents, as well as lithium-ion battery pulping, coating and assembly, safety and energy research. This book contains the author\'s many years of research results and practical experience.