动力电池热管理技术及关键材料

电池热管理是以提升电池整体性能为目的的新技术，本书主要介绍了动力电池热管理技术的概况、电池的热电特性、电池量热及测温设备及方法、自然冷却及风冷、液体冷却技术和应用、相变冷却技术及材料、电池低温加热技术和材料、电池热管理中的传感技术、电池热管理模拟仿真技术与方法、整车热管理系统特点分析、电动无人机电池及热管理、整车电池热管理运行实践等内容。★★★★★★★★★第1章 概论 0011.1 动力电池热管理的必要性 0011.1.1　电动汽车发展的必然性 0011.1.2　电动汽车发展面临的技术瓶颈 0011.1.3　动力电池热管理技术 0021.2 动力电池热管理功能要求 0041.3 动力电池热管理技术分类 0051.3.1　以空气为介质的电池热管理系统 0051.3.2　以液体为介质的电池热管理系统 0051.3.3　以相变材料为介质的电池热管理系统 0061.3.4　其他热管理系统 0071.4 电池热管理关键材料 0081.5 涉及的传感器技术 009参考文献 010第2章 动力电池热-电化学特性 0112.1 动力电池的电化学特性 0112.1.1　动力电池基础电化学性能参数 0112.1.2　动力电池性能衰退机理及影响因素分析 0142.2 动力电池产热特性 0172.2.1　温度对电池产热的影响 0172.2.2　动力电池产热量来源 0192.3 动力电池热-电化学特性关联性 0202.3.1　热-电化学特性交互关系理论基础 0202.3.2　磷酸铁锂电池热-电化学特性关联性 0212.3.3　三元系动力锂电池热-电化学特性关联性 0262.3.4　新型动力电池热-电化学特性关联性 0322.4 超级电容器热-电化学特性 0342.4.1　超级电容器简介 0352.4.2　超级电容器产热 0362.4.3　超级电容器热-电化学特性 039参考文献 042第3章 动力电池量热方法及测试设备 0453.1 加速量热仪 0453.1.1　设备介绍 0453.1.2　测试原理 0463.1.3　测试案例 0473.2 等温量热仪 0503.2.1　设备介绍 0503.2.2　测试原理 0513.2.3　测试案例 0523.3 差示扫描量热仪 0543.3.1　设备介绍 0543.3.2　测试原理 0543.3.3　测试案例 0563.4 其他量热测试设备 0573.4.1　水量热仪 0573.4.2　锥形量热仪 058参考文献 060第4章 动力电池风冷系统 0614.1 风冷系统分类与应用 0614.1.1　被动/主动式风冷系统 0614.1.2　串行/并行式风冷系统 0624.2 风冷系统前沿研究现状 0634.2.1　电池布局方式 0634.2.2　设置扰流结构 0634.2.3　优化流道形状 0644.2.4　风冷耦合方式 0664.3 风冷创新设计示例 0664.3.1　系统概念设计 0664.3.2　系统模型构建 0684.3.3　温控性能优化 069参考文献 073第5章 动力电池液冷系统 0755.1 液冷系统分类与应用 0755.1.1　被动式与主动式液冷 0755.1.2　非接触式与接触式液冷 0765.1.3　液冷流体工质简介 0775.2 板式液冷系统 0775.2.1　液冷板类型 0775.2.2　板式液冷放置形式 0785.2.3　板式液冷进出形式 0795.2.4　板式液冷流道形式 0805.2.5　板式液冷尺寸形式 0815.3 管式液冷系统 0825.3.1　直管式冷却 0825.3.2　环绕式冷却 0825.4 直冷式液冷系统 0835.4.1　直冷式工作原理 0835.4.2　制冷剂物性参数 0845.4.3　直冷式冷板设计 0865.4.4　直冷式应急冷却 0875.5 浸没式冷却系统 0885.5.1　浸没工质 0885.5.2　单相流体 0925.5.3　多相流体 0925.5.4　浸没式设计示例 0935.6 工程实例 095参考文献 096第6章 相变冷却技术及材料 0996.1 相变材料简介 0996.2 相变材料的分类 1006.2.1　以相变形式分类 1006.2.2　以相变温度范围分类 1006.2.3　以材料成分分类 1016.3 定形相变材料制备方法 1046.3.1　多孔基体吸附法 1046.3.2　熔融共混法 1046.3.3　原位聚合法 1056.3.4　微胶囊法 1056.4 相变材料电池热管理技术 1056.4.1　增强复合相变材料的导热性能 1066.4.2　增强复合相变材料的电绝缘性能 1076.4.3　增强复合相变材料的力学性能 1076.4.4　增强复合相变材料的阻燃性能 1086.5 相变材料耦合二次散热技术 1096.5.1　PCM耦合空冷散热 1096.5.2　PCM耦合液冷散热 1096.5.3　PCM耦合热管散热 1106.5.4　PCM耦合其他金属器件 1116.5.5　技术耦合存在的问题 111参考文献 112第7章 电池低温加热技术和材料 1147.1 低温加热技术 1147.2 外部加热 1157.2.1　空气加热 1157.2.2　液体加热 1167.2.3　电阻加热 1177.2.4　热泵加热 1187.2.5　PCM加热 1197.2.6　其他外部加热技术 1207.2.7　外部加热技术总结 1237.3 内部加热 1237.3.1　内部自加热 1247.3.2　相互脉冲加热 1257.3.3　自热式锂离子电池 1257.3.4　交流电加热 1277.3.5　内部加热技术总结 1287.4 电池加热系统的材料应用 129参考文献 131第8章 电池热安全中的传感器技术 1348.1 电池管理系统中的传感器技术 1348.2 电池安全性能传感器技术 1358.2.1　电流传感器技术 1358.2.2　电压传感器技术 1378.2.3　温度传感器技术 1388.2.4　湿度传感器技术 1398.2.5　应力应变传感器技术 1418.3 电池安全预警传感器技术 1438.3.1　气压传感器技术 1438.3.2　多类气体传感器技术 143参考文献 147第9章 多物理场耦合仿真技术与方法 1499.1 仿真技术与仿真软件 1499.1.1　动力电池仿真技术 1499.1.2　商用仿真软件 ANSYS 和 COMSOL 1509.2 共轭传热与流动模型介绍 1519.2.1　共轭传热简介 1519.2.2　共轭传热应用 1519.2.3　流体流动模型 1519.3 动力电池热-电化学模型介绍 1539.3.1　电池产热与热失控模型 1539.3.2　电池等效电路模型 1569.3.3　老化模型 1579.4 双电位MSMD电池模型理论 1599.4.1　概述 1599.4.2　NTGK方法 1599.4.3　Newman’s P2D方法 1609.5 主动式电池热管理模拟 1639.5.1　基于强制风冷的热管理系统模拟案例 1639.5.2　基于液体冷却的热管理系统模拟案例 1699.5.3　混合式电池热管理系统模拟案例 1739.6 被动式电池热管理模拟 1849.6.1　相变传热与熔化凝固理论 1849.6.2　基于相变材料的模拟案例 1879.6.3　基于热管的电池热管理案例 1939.7 电池热失控模拟与结构优化设计 1999.7.1　电池热失控模拟 1999.7.2　结构优化设计 201参考文献 208第10章 热管理及隔热防护材料 21210.1 整车电池包热管理材料 21210.1.1　导热材料 21210.1.2　密封材料 21510.1.3　结构支撑材料 21610.2 电池灾害防护材料 21710.2.1　防火阻燃材料 21710.2.2　电池灭火材料 21810.2.3　隔热防护材料——气凝胶 221参考文献 224第11章 热管理系统中的换热器组件 22611.1 换热器组件 22611.1.1　换热器种类 22611.1.2　结构设计 22811.1.3　换热效率 23411.2 换热器制造 23611.2.1　工艺流程 23611.2.2　质量控制 24011.3 典型失效模式 24211.3.1　主板开裂 24211.3.2　板式换热器内漏 24311.3.3　腐蚀失效 244第12章 整车热管理运行及实践 24612.1 整车热管理的战略意义与发展前景 24612.1.1　战略意义 24612.1.2　整车热管理系统的研究范围与研究目标 24812.1.3　整车热管理系统的主要对象与关键技术 24912.2 整车热管理的控制理念与分类 25012.2.1　热管理系统的控制理念 25012.2.2　整车热管理系统的分类 25312.3 热管理系统的功能安全设计 25912.3.1　诊断功能设计 25912.3.2　零部件故障诊断 25912.3.3　制冷系统诊断策略 26212.3.4　故障出现后的处理 26212.3.5　例程控制(0x31routine) 26312.4 热管理的典型工况与案例分析 26412.4.1　热管理系统的典型工况 26412.4.2　经典案例分析 268第13章 其他动力运载工具 27513.1 飞行汽车 27513.1.1　飞行汽车的分类 27513.1.2　飞行汽车发展的瓶颈问题和核心技术 27613.1.3　动力电池热管理技术在飞行汽车上的应用 27713.1.4　飞行汽车的发展前景 27813.2 电动船舶 27813.2.1　电动船舶结构 27913.2.2　电动船舶电池系统及安装规范 28013.2.3　动力电池热管理技术在电动船舶上的应用 28113.2.4　电动船舶发展前景与展望 28313.3 电动无人机 28313.3.1　无人机能源控制系统 28513.3.2　电池热管理系统 287参考文献 290附录 292......《动力电池热管理技术及关键材料》一书重点介绍了动力电池热管理技术的策略和方法，具体围绕动力电池热管理的基本情况、动力电池热-电化学特性、动力电池量热方法及测试设备、动力电池风冷系统、动力电池液冷系统、相变冷却技术及材料、电池低温加热技术和材料、电池热安全中的传感器技术、多物理场耦合仿真技术与方法、热管理及隔热防护材料、热管理系统中的换热器组件、整车热管理运行及实践、其他动力运载工具等内容展开，旨在通过跨学科、跨专业的知识和方法剖析热管理技术，为实现动力电池安全性提供理论与技术支持。本书注重理论联系实际，充实理论，加强应用，不仅可作为高等学校能源与动力工程、新能源科学与工程、储能科学与工程、材料工程等专业的教材，还可作为动力电池、新能源汽车等相关行业的工程技术人员、科研人员和管理人员的参考书。......张国庆，广东工业大学教授，于2022年度获教书育人奖。曾主持或参与过的重点项目包括国家国际科技合作专项（中国和以色列合作项目、中国和日本合作项目）、国家863科技计划项目、粤港关键领域重点突破招投标项目、广东省新能源汽车重大专项、华为技术有限公司委托项目及美国国际铜专业委员会全球招标项目等50多项。累计发表论文150余篇，其中SCI论文90余篇。申请专利90余件，其中授权发明专利40余件。在科学出版社出版专著《电池热管理》。张国庆教授与多个知名龙头企业（华为、欣旺达、沃特玛、格力等）开展产学研深度合作，取得的经济和社会效益显著。前后共四次荣获广东省科学技术奖，其中，2020年度获广东省科技进步奖一等奖。

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