电池热管理 [Battery Thermal Management] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《电池热管理》结合作者饶中浩、张国庆的部分研究成果，根据相关领域的国内外研究进展，围绕电池的热安全，分别介绍了电池的产热原理、基于不同传热介质的电池热管理方式，详细总结了各种电池热管理方式的基本概念、工作原理，以及电池热管理系统热质传递规律、热管理材料热性能等方面实验研究和数值模拟的重要结论。
　　《电池热管理》可作为能源与动力、电动汽车、电池等相关专业本科生和研究生的教材或参考书，也适合新能源汽车、动力电池、热管理等领域相关的研究人员和工程技术人员阅读和参考。

作者简介

　　饶中浩，中国矿业大学电力工程学院教授。曾赴北海道大学任日本学术振兴会（JSPS）外籍聘用研究员、教育部博士研究生学术新人奖。目前主持国家自然科学基金项目2项、江苏省自然科学基金项目1项；近年来共发表SCI论文38篇，是Thermal Science等多个SCI期刊的编委和审稿人。
　　
　　张国庆，广东工业大学材料与能源学院教授、博士生导师。广东省动力电池及太阳能转化与储存材料工程技术中心副主任，中国汽车工程学会电动汽车分会委员，广东省能源计量检测标准化技术委员会委员，中以国际科技产业园总工程师。先后承担或参与国际科技合作专项、广东省战略性新兴产业发展专项（新能源汽车专项）、广东省战略性新兴产业核心技术攻关等项目54项。发表论文58篇，申请专利32项，其中发明专利19项，授权专利19项。

内页插图

目录

前言

第1章 绪论
1．1 交通能耗概况
1．2 汽车节能与新能源汽车
1．3 动力电池
1．4 电池热安全
1．5 电池热管理研究进展
1．5．1 电池热管理性能要求与分类
1．5．2 基于耐温电池材料的热控
1．5．3 以空气为介质的电池热管理系统
1．5．4 以液体为介质的电池热管理系统
1．5．5 基于相变传热介质的电池热管理系统

第2章 电池的产热原理及模型
2．1 电池的产热
2．1．1 Li-ion电池产热行为
2．1．2 SEI的分解
2．1．3 电解液分解
2．1．4 正极分解
2．1．5 负极与电解液的反应
2．1．6 负极与黏合剂的反应
2．2 电池产热量与速率计算
2．3 电池热量的扩散
2．4 电池热数学模型

第3章 风冷式电池散热
3．1 概述
3．2 被动式与主动式
3．3 串行通风与并行通风
3．3．1 串行通风方式
3．3．2 并行通风方法
3．4 交替式通风
3．5 电池排列方式
3．6 单体电池结构的影响

第4章 液冷式电池散热
4．1 概述
4．2 被动式和主动式
4．3 直接接触式与间接接触式
4．4 液冷式电池散热效果
4．5 夹套结构液冷系统
4．5．1 系统工作原理
4．5．2 单体电池结构
4．5．3 电池模块结构
4．6 板式液冷系统
4．6．1 单进单出式流道
4．6．2 多进多出式流道
4．6．3 蛇形通道冷板
4．6．4 超薄内斜翅片微通道液冷板
4．7 其他液冷系统

第5章 基于相变材料的电池热管理
5．1 概述
5．2 基本原理
5．3 PCM性能要求
5．4 动力电池的基本类型
5．5 基于PCM散热的圆柱形动力电池系统
5．5．1 电池的热物性测试
5．5．2 单体电池热管理系统模型
5．5．3 PCM导热系数与电池温度变化的关系
5．6 PCM导热系数对方形动力电池的散热影响
5．6．1 基于PCM散热的方形Li-ion电池系统
5．6．2 PCM导热系数对传热的影响
5．7 几种典型的PCM电池热管理系统
5．7．1 PCM/泡沫铝电池热管理系统
5．7．2 PCM/泡沫铜电池热管理系统
5．7．3 PCM/膨胀石墨电池热管理系统
5．7．4 PCM/振荡热管电池热管理系统
5．8 影响系统性能的主要参数

第6章 相变材料的制备与性能
6．1 概述
6．1．1 相变材料热力特性
6．1．2 相变材料分类
6．2 电池热管理用
6．3 PCM强化传热
6．3．1 金属材料对相变材料的强化传热
6．3．2 多孔介质对PCM的强化传热
6．3．3 其他材料对PCM的强化传热
6．4 PCM胶囊
6．4．1 PCM微/纳胶囊的制备方法
6．4．2 PCM微胶囊的强化传热
6．5 PCM的分子动力学模拟
6．5．1 分子动力学模拟的方法与理论
6．5．2 单质烷烃的比热与导热系数
6．5．3 高导热纳米金属粒子在烷烃中的扩散特性
6．5．4 烷烃基相变胶囊传热介质的自扩散特性

第7章 基于热管的电池散热
7．1 概述
7．2 热管冷却基本原理
7．3 热管内流动工质选择
7．4 热管性能要求
7．5 热管的相容性及寿命
7．6 热管的工作条件
7．7 几种典型热管的电池散热管理系统
7．7．1 重力型热管
7．7．2 烧结热管
7．7．3 环路热管
7．7．4 脉动热管
7．8 相变材料与热管耦合散热

第8章 其他电池散热方式
8．1 概述
8．2 微通道换热器空调冷却
8．3 热电制冷
8．4 沸腾冷却

第9章 低温环境电池的加热
9．1 概述
9．2 常规空气加热
9．3 相变材料加热
9．4 电加热
9．5 帕尔帖效应
9．6 其他加热方式

参考文献

前言/序言

　　电池热管理（battery thermal management）相关研究工作的出现，至今已有30余年的历史，尤其是在近十几年，随着电动汽车的快速发展，动力电池热安全问题也日益突出，电池热管理逐渐成为制约电池发展的关键技术之一，在基础理论和实际应用等方面都取得了较大进步，受到国内外许多学者的关注。
　　在能源短缺和环境污染等问题的压力下，节能与环保已成为全社会的共识。电动汽车由于在节能和减排方面优势明显，已受到国内外的重视。发展电动汽车，关键是动力电池，而大部分电池的电化学性能和循环寿命受温度的影响显著，温度过高或过低均不利于电池性能的发挥。温度过高，电池容易出现过热、燃烧、爆炸等安全问题；温度过低，电池无法放电或放电深度较浅。因此，合理的电池热管理系统，对于延长动力电池循环寿命，进而推动电动汽车的发展，具有重要意义。
　　与电子芯片等的散热不同，电池热管理的主要目的既包括通过散热（或冷却）降低电池的温度，同时还须减小电池组／包／模块内部不同单体电池之间的温差，在低温环境下，还包括对电池进行加热或保温。因此，对电池热管理的研究，涉及电池的产热与热量分布规律、电池的结构设计与组装、电池组／包／模块热量的传递与分布等多个方面。经过多年的发展，电池热管理已经成为涵盖传热学、电化学、材料学等多个学科背景的重要领域，在促进上述学科的应用和发展方面发挥着重要作用。
　　随着电池热管理相关理论和技术的不断发展，对电池进行热管理，既可以从电池自身材料人手，提高电池材料的耐高／低温性能，强化电池内部的传热，也可以从电池外部出发，通过空气强制对流、液体介质流动、相变材料包裹等方式将电池的温度控制在适宜的范围内。热管、热电制冷、冷板等技术的发展也为电池热管理提供了新的思路。
　　近年来频发的电动汽车着火、燃烧、爆炸等事故，使国内外越来越多的学者和企业技术人员对电池热管理产生兴趣，在与电动汽车领域、电池领域以及传热界的学者和企业技术人员的交流中，我们深切感受到迫切需要一本专门介绍电池热管理相关理论和技术的著作。本书正是基于这一背景而编著。书中包含了编者近十年来所取得的研究成果，同时，根据国内外已有文献，尽可能地对电池热管理的基本方法和原理以及所涉及的材料设计、传热模型等知识进行了全面介绍。
　　本书共分9章。第1章为绪论。第2章介绍电池的产热原理以及电池热量产生和传递的数学模型。第3～5章详细介绍风冷、液冷、相变材料冷却的电池散热方法的基本原理和常见结构等。第6章详细阐述电池热管理用相变材料的制备、强化传热方法以及材料多尺度热质传递研究的方法。第7章重点介绍基于几种常见热管的电池热管理系统。第8章介绍采用微通道换热器的空调、热电制冷、沸腾冷却等其他制冷原理的电池散热方式。第9章介绍低温环境下电池加热或保温的几种方法。
　　在本书完稿之际，作者衷心感谢导师——广东工业大学张国庆教授和华南理工大学汪双凤教授。研究生刘臣臻、赵佳腾、霍宇涛、王庆超、陈斌在文献整理、插图制作、文字校对等方面提供了很多帮助，在此一并表示感谢。作者的研究工作还得到了国家自然科学基金（项目编号：51406223）和江苏省自然科学基金（项目编号：BK20140190）的支持，并得益于中国矿业大学良好的工作环境。此外，衷心感谢本书参考文献中所列的全体作者。
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