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內(nèi)容簡介

　　《電池的計算機輔助工程》通過案例詳細(xì)討論了電池實驗和數(shù)學(xué)模型方面的進(jìn)展，包括在工業(yè)界中的專家將數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于商用單體電池的多個實際案例?！峨姵氐挠嬎銠C輔助工程》從解耦了單體電池幾何設(shè)計與化學(xué)相關(guān)參數(shù)的多尺度多域模型出發(fā)，呈現(xiàn)了商用單體電池和模組設(shè)計的實例，并提供了各尺度的豐富驗證；對于模型參數(shù)辨識，特別是難以獲取的機械和熱濫用情況下的模型參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)討論。同時結(jié)合實際案例，重點說明了在確定給定電池或模組設(shè)計時，機械、熱和電化學(xué)現(xiàn)象之間的復(fù)雜相互作用，并揭示了精細(xì)現(xiàn)象學(xué)模型在解析電池安全性方面存在的差距。最后一章重點介紹了新興趨勢——高性能計算在電池建模中的應(yīng)用，提供尺度橋接的切實案例并探討數(shù)據(jù)科學(xué)和機器學(xué)習(xí)在這個信息豐富的領(lǐng)域中所帶來的機遇。《電池的計算機輔助工程》適合電池行業(yè)的從業(yè)人員，以及高等院校電氣工程、新能源、材料科學(xué)等專業(yè)師生閱讀。

作者簡介

　　Shriram Santhanagopalan領(lǐng)導(dǎo)著美國國家可再生能源實驗室（NREL）綜合移動系統(tǒng)中心的電池材料、分析和診斷團隊。他在南卡羅來納大學(xué)獲得了化學(xué)工程博士學(xué)位，并在過去十年間，在NREL開發(fā)了模型、材料和測試方法，以解決電池性能和安全限制方面的問題。他與世界各地幾家領(lǐng)先的電池制造商和汽車OEM進(jìn)行了廣泛合作。在加入NREL之前，他是Celgard， LLC的高級研究科學(xué)家，主要負(fù)責(zé)電極的基礎(chǔ)研究工作，并評估聚合物性能，同時還開發(fā)了用于大規(guī)格電池的新型表征工具，并設(shè)計出汽車電池的Li-2組件。此外，他積極參與電池標(biāo)準(zhǔn)委員會的工作，并撰寫了60多篇文章以及參編了幾本專著，其中包括一本與NREL團隊聯(lián)合撰寫的專著。

圖書目錄

序
前言
致謝
第1章　商用軟件在鋰離子電池建模和仿真領(lǐng)域的應(yīng)用
1.1　引言
1.2　商用計算機輔助工程軟件概述
1.3　鋰離子電池設(shè)計與仿真的商用軟件產(chǎn)品
1.4　具體應(yīng)用場景
1.4.1　材料設(shè)計
1.4.2　電極模擬
1.4.3 單體電池設(shè)計和模擬
1.4.4　模組和電池包設(shè)計
1.4.5　電池管理系統(tǒng)設(shè)計
1.4.6　系統(tǒng)設(shè)計
1.5　結(jié)論
1.5.1　材料設(shè)計
1.5.2　電極設(shè)計
1.5.3　單體電池設(shè)計
1.5.4　模組/電池包設(shè)計
1.5.5　電池管理和系統(tǒng)設(shè)計
參考文獻(xiàn)
第2章　大尺寸鋰離子電池電流分布的原位測量
2.1　引言
2.2　利用分段式鋰離子電池直接測量電流分布的方法
2.2.1　使用分段式鋰離子電池的實驗方法
2.2.2　分段式鋰離子電池的研究結(jié)果
2.3　通過局部電勢測量間接推斷電流分布
2.3.1　改裝商用圓柱形電池的實驗方法
2.3.2　改裝商用圓柱形電池的實驗結(jié)果
2.3.3　單層軟包鋰離子電池的實驗方法
2.3.4　單層軟包鋰離子電池的實驗結(jié)果
2.4　磁共振成像對電流分布的無損診斷
2.4.1　磁共振成像測量方法
2.4.2　磁共振成像的實驗結(jié)果
2.5　總結(jié)與后續(xù)研究
參考文獻(xiàn)
第3章　電化學(xué)能源系統(tǒng)的介觀尺度建模與分析
3.1　引言
3.2　電化學(xué)物理
3.2.1　鋰離子電池的熱-電化學(xué)耦合
3.2.2　鋰硫電池電極的物理化學(xué)相互作用
3.2.3　聚合物電解質(zhì)燃料電池中的多相多組分傳輸
3.3　典型電化學(xué)系統(tǒng)的介觀建模案例研究
3.3.1　鋰離子電池
3.3.2　鋰硫電池微觀結(jié)構(gòu)演化與電解質(zhì)傳輸動力學(xué)
3.3.3　聚合物電解質(zhì)燃料電池
3.4　總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
第4章　汽車用電池計算機輔助設(shè)計工具的開發(fā)
4.1　背景
4.2　引言
4.3　電池仿真技術(shù)的發(fā)展
4.3.1　基于MSMD方法的場模擬
4.3.2　系統(tǒng)仿真
4.3.3　降階模型
4.3.4　熱濫用/失控模型
4.4　電池測試和驗證
4.4.1　單體電池性能測試和驗證
4.4.2　模組/電池包級驗證
4.5　后續(xù)計劃
參考文獻(xiàn)
第5章　場致機械損傷條件的實驗?zāi)M
5.1　引言
5.2　實驗設(shè)計
5.3　單個電池接近熱失控時的力學(xué)行為
5.4　12個電池組成的堆疊模組的圓柱形變形
5.5　總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第6章　電池受機械沖擊時的濫用響應(yīng)
6.1　引言
6.2　機械建?？蚣?br />6.2.1　機械模型的本構(gòu)特性
6.2.2　機械模型的數(shù)值實現(xiàn)
6.2.3　組件級驗證
6.2.4　擴展至電池和電池包級模擬
6.2.5　代表性三明治模型
6.3　與電化學(xué)和熱模型的耦合
6.3.1　電化學(xué)建模框架
6.3.2　數(shù)值實現(xiàn)
6.3.3　幾何和網(wǎng)格化
6.4　電氣短路的描述
6.4.1　固定幾何形狀的內(nèi)部短路
6.4.2　帶幾何演變的內(nèi)部短路
6.4.3　短路電阻的隨機描述
6.4.4　短路響應(yīng)的電化學(xué)-熱建模
6.5　單電池模擬結(jié)果
6.5.1　同時模擬與順序模擬
6.5.2　固液相中的物質(zhì)組分分布
6.5.3　短路電阻與電壓和溫度響應(yīng)
6.6　多電池模擬
6.6.1　多電池失效響應(yīng)的耦合MECT模擬
6.6.2　多電池結(jié)果的可視化
6.6.3　使用機械-電化學(xué)-熱模擬的設(shè)計權(quán)衡
6.7　影響電池安全的其他因素
6.7.1　應(yīng)變速率的影響
6.7.2　溫度的影響
6.7.3　老化的影響
6.7.4　SOC的影響
6.8　數(shù)值考慮
6.9　下一步工作
6.9.1　氣相反應(yīng)
6.9.2　數(shù)據(jù)科學(xué)與電池安全
6.9.3　總結(jié)
參考文獻(xiàn)
第7章　使用高性能計算和機器學(xué)習(xí)的機遇加速電池模擬
7.1　引言
7.2　電池的連續(xù)電化學(xué)和熱模型
7.3　新型電池架構(gòu)
7.3.1　在非平面交錯幾何中的應(yīng)用
7.4　熱管理
7.5　安全性
7.6　鋰離子電池數(shù)據(jù)和機器學(xué)習(xí)的機遇
7.6.1　原子建模
7.6.2　連續(xù)尺度電化學(xué)系統(tǒng)
參考文獻(xiàn)