电池的计算机辅助工程
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作者[美] 施莱姆·桑塔那戈帕兰（Shriram Santhanagopalan）等
出版社机械工业
ISBN9787111751939
出版时间2024-04
装帧其他
开本其他
定价119元
货号1203234549
上书时间2024-06-12
商品详情
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作者简介
ShriramSanthanagopalan领导着美国国家可再生能源实验室（NREL）综合移动系统中心的电池材料、分析和诊断团队。他在南卡罗来纳大学获得了化学工程博士学位，并在过去十年间，在NREL开发了模型、材料和测试方法，以解决电池性能和安全限制方面的问题。他与世界各地几家领先的电池制造商和汽车OEM进行了广泛合作。在加入NREL之前，他是Celgard,LLC的高级研究科学家，主要负责电极的基础研究工作，并评估聚合物性能，同时还开发了用于大规格电池的新型表征工具，并设计出汽车电池的Li-2组件。此外，他积极参与电池标准委员会的工作，并撰写了60多篇文章以及参编了几本专著，其中包括一本与NREL团队联合撰写的专著。
目录
序
前言
致谢
第1章 商用软件在锂离子电池建模和仿真领域的应用
1.1 引言
1.2 商用计算机辅助工程软件概述
1.3 锂离子电池设计与仿真的商用软件产品
1.4 具体应用场景
1.4.1 材料设计
1.4.2 电极模拟
1.4.3 单体电池设计和模拟
1.4.4 模组和电池包设计
1.4.5 电池管理系统设计
1.4.6 系统设计
1.5 结论
1.5.1 材料设计
1.5.2 电极设计
1.5.3 单体电池设计
1.5.4 模组/电池包设计
1.5.5 电池管理和系统设计
参考文献
第2章 大尺寸锂离子电池电流分布的原位测量
2.1 引言
2.2 利用分段式锂离子电池直接测量电流分布的方法
2.2.1 使用分段式锂离子电池的实验方法
2.2.2 分段式锂离子电池的研究结果
2.3 通过局部电势测量间接推断电流分布
2.3.1 改装商用圆柱形电池的实验方法
2.3.2 改装商用圆柱形电池的实验结果
2.3.3 单层软包锂离子电池的实验方法
2.3.4 单层软包锂离子电池的实验结果
2.4 磁共振成像对电流分布的无损诊断
2.4.1 磁共振成像测量方法
2.4.2 磁共振成像的实验结果
2.5 总结与后续研究
参考文献
第3章 电化学能源系统的介观尺度建模与分析
3.1 引言
3.2 电化学物理
3.2.1 锂离子电池的热-电化学耦合
3.2.2 锂硫电池电极的物理化学相互作用
3.2.3 聚合物电解质燃料电池中的多相多组分传输
3.3 典型电化学系统的介观建模案例研究
3.3.1 锂离子电池
3.3.2 锂硫电池微观结构演化与电解质传输动力学
3.3.3 聚合物电解质燃料电池
3.4 总结与展望
参考文献
第4章 汽车用电池计算机辅助设计工具的开发
4.1 背景
4.2 引言
4.3 电池仿真技术的发展
4.3.1 基于MSMD方法的场模拟
4.3.2 系统仿真
4.3.3 降阶模型
4.3.4 热滥用/失控模型
4.4 电池测试和验证
4.4.1 单体电池性能测试和验证
4.4.2 模组/电池包级验证
4.5 后续计划
参考文献
第5章 场致机械损伤条件的实验模拟
5.1 引言
5.2 实验设计
5.3 单个电池接近热失控时的力学行为
5.4 12个电池组成的堆叠模组的圆柱形变形
5.5 总结
参考文献
第6章 电池受机械冲击时的滥用响应
6.1 引言
6.2 机械建模框架
6.2.1 机械模型的本构特性
6.2.2 机械模型的数值实现
6.2.3 组件级验证
6.2.4 扩展至电池和电池包级模拟
6.2.5 代表性三明治模型
6.3 与电化学和热模型的耦合
6.3.1 电化学建模框架
6.3.2 数值实现
6.3.3 几何和网格化
6.4 电气短路的描述
6.4.1 固定几何形状的内部短路
6.4.2 带几何演变的内部短路
6.4.3 短路电阻的随机描述
6.4.4 短路响应的电化学-热建模
6.5 单电池模拟结果
6.5.1 同时模拟与顺序模拟
6.5.2 固液相中的物质组分分布
6.5.3 短路电阻与电压和温度响应
6.6 多电池模拟
6.6.1 多电池失效响应的耦合MECT模拟
6.6.2 多电池结果的可视化
6.6.3 使用机械-电化学-热模拟的设计权衡
6.7 影响电池安全的其他因素
6.7.1 应变速率的影响
6.7.2 温度的影响
6.7.3 老化的影响
6.7.4 SOC的影响
6.8 数值考虑
6.9 下一步工作
6.9.1 气相反应
6.9.2 数据科学与电池安全
6.9.3 总结
参考文献
第7章 使用高性能计算和机器学习的机遇加速电池模拟
7.1 引言
7.2 电池的连续电化学和热模型
7.3 新型电池架构
7.3.1 在非平面交错几何中的应用
7.4 热管理
7.5 安全性
7.6 锂离子电池数据和机器学习的机遇
7.6.1 原子建模
7.6.2 连续尺度电化学系统
参考文献
内容摘要
《电池的计算机辅助工程》通过案例详细讨论了电池实验和数学模型方面的进展，包括在工业界中的专家将数学模型应用于商用单体电池的多个实际案例。《电池的计算机辅助工程》从解耦了单体电池几何设计与化学相关参数的多尺度多域模型出发，呈现了商用单体电池和模组设计的实例，并提供了各尺度的丰富验证；对于模型参数辨识，特别是难以获取的机械和热滥用情况下的模型参数进行了详细讨论。同时结合实际案例，重点说明了在确定给定电池或模组设计时，机械、热和电化学现象之间的复杂相互作用，并揭示了精细现象学模型在解析电池安全性方面存在的差距。最后一章重点介绍了新兴趋势——高性能计算在电池建模中的应用，提供尺度桥接的切实案例并探讨数据科学和机器学习在这个信息丰富的领域中所带来的机遇。
《电池的计算机辅助工程》适合电池行业的从业人员，以及高等院校电气工程、新能源、材料科学等专业师生阅读。
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