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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　《電池的計(jì)算機(jī)輔助工程》通過(guò)案例詳細(xì)討論了電池實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型方面的進(jìn)展，包括在工業(yè)界中的專(zhuān)家將數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于商用單體電池的多個(gè)實(shí)際案例?！峨姵氐挠?jì)算機(jī)輔助工程》從解耦了單體電池幾何設(shè)計(jì)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(jì)的實(shí)例，并提供了各尺度的豐富驗(yàn)證；對(duì)于模型參數(shù)辨識(shí)，特別是難以獲取的機(jī)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(shí)結(jié)合實(shí)際案例，重點(diǎn)說(shuō)明了在確定給定電池或模組設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)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(diǎn)介紹了新興趨勢(shì)——高性能計(jì)算在電池建模中的應(yīng)用，提供尺度橋接的切實(shí)案例并探討數(shù)據(jù)科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)在這個(gè)信息豐富的領(lǐng)域中所帶來(lái)的機(jī)遇?！峨姵氐挠?jì)算機(jī)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(zhuān)業(yè)師生閱讀。

作者簡(jiǎn)介

　　Shriram Santhanagopalan領(lǐng)導(dǎo)著美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）綜合移動(dòng)系統(tǒng)中心的電池材料、分析和診斷團(tuán)隊(duì)。他在南卡羅來(lái)納大學(xué)獲得了化學(xué)工程博士學(xué)位，并在過(guò)去十年間，在NREL開(kāi)發(fā)了模型、材料和測(cè)試方法，以解決電池性能和安全限制方面的問(wèn)題。他與世界各地幾家領(lǐng)先的電池制造商和汽車(chē)OEM進(jìn)行了廣泛合作。在加入NREL之前，他是Celgard， LLC的高級(jí)研究科學(xué)家，主要負(fù)責(zé)電極的基礎(chǔ)研究工作，并評(píng)估聚合物性能，同時(shí)還開(kāi)發(fā)了用于大規(guī)格電池的新型表征工具，并設(shè)計(jì)出汽車(chē)電池的Li-2組件。此外，他積極參與電池標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的工作，并撰寫(xiě)了60多篇文章以及參編了幾本專(zhuān)著，其中包括一本與NREL團(tuán)隊(duì)聯(lián)合撰寫(xiě)的專(zhuān)著。

圖書(shū)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(jì)算機(jī)輔助工程軟件概述
1.3　鋰離子電池設(shè)計(jì)與仿真的商用軟件產(chǎn)品
1.4　具體應(yīng)用場(chǎng)景
1.4.1　材料設(shè)計(jì)
1.4.2　電極模擬
1.4.3 單體電池設(shè)計(jì)和模擬
1.4.4　模組和電池包設(shè)計(jì)
1.4.5　電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.4.6　系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.5　結(jié)論
1.5.1　材料設(shè)計(jì)
1.5.2　電極設(shè)計(jì)
1.5.3　單體電池設(shè)計(jì)
1.5.4　模組/電池包設(shè)計(jì)
1.5.5　電池管理和系統(tǒng)設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)
第2章　大尺寸鋰離子電池電流分布的原位測(cè)量
2.1　引言
2.2　利用分段式鋰離子電池直接測(cè)量電流分布的方法
2.2.1　使用分段式鋰離子電池的實(shí)驗(yàn)方法
2.2.2　分段式鋰離子電池的研究結(jié)果
2.3　通過(guò)局部電勢(shì)測(cè)量間接推斷電流分布
2.3.1　改裝商用圓柱形電池的實(shí)驗(yàn)方法
2.3.2　改裝商用圓柱形電池的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.3.3　單層軟包鋰離子電池的實(shí)驗(yàn)方法
2.3.4　單層軟包鋰離子電池的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.4　磁共振成像對(duì)電流分布的無(wú)損診斷
2.4.1　磁共振成像測(cè)量方法
2.4.2　磁共振成像的實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(chē)用電池計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具的開(kāi)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(chǎng)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(cè)試和驗(yàn)證
4.4.1　單體電池性能測(cè)試和驗(yàn)證
4.4.2　模組/電池包級(jí)驗(yàn)證
4.5　后續(xù)計(jì)劃
參考文獻(xiàn)
第5章　場(chǎng)致機(jī)械損傷條件的實(shí)驗(yàn)?zāi)M
5.1　引言
5.2　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
5.3　單個(gè)電池接近熱失控時(shí)的力學(xué)行為
5.4　12個(gè)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(jī)械沖擊時(shí)的濫用響應(yīng)
6.1　引言
6.2　機(jī)械建?？蚣?br />6.2.1　機(jī)械模型的本構(gòu)特性
6.2.2　機(jī)械模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn)
6.2.3　組件級(jí)驗(yàn)證
6.2.4　擴(kuò)展至電池和電池包級(jí)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?？蚣?br />6.3.2　數(shù)值實(shí)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(jī)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(shí)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(jī)械-電化學(xué)-熱模擬的設(shè)計(jì)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(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)的機(jī)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(cuò)幾何中的應(yīng)用
7.4　熱管理
7.5　安全性
7.6　鋰離子電池?cái)?shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)的機(jī)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)