目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 動力電池發(fā)展歷史與工作原理 2
1.1.1 鋰離子電池基本工作原理 2
1.1.2 鋰離子電池主要結(jié)構(gòu) 3
1.1.3 鋰離子電池發(fā)展歷史 5
1.2 動力電池多尺度研究方法 6
1.2.1 動力電池的多尺度研究 6
1.2.2 動力電池微觀尺度建模研究 8
1.2.3 動力電池宏觀尺度建模研究 8
1.3 動力電池建模仿真方法的應(yīng)用 9
1.3.1 動力電池模型應(yīng)用于材料選型與優(yōu)化設(shè)計 9
1.3.2 動力電池模型應(yīng)用于性能衰退預(yù)測與機理分析 10
1.3.3 動力電池模型應(yīng)用于電池管理策略優(yōu)化 10
參考文獻 11
第2章 微觀尺度實驗測試方法 13
2.1 微觀形貌觀測 15
2.1.1 透射電子顯微鏡 15
2.1.2 掃描電子顯微鏡 18
2.1.3 原子力顯微鏡 23
2.2 表/界面成分分析 26
2.2.1 光電子能譜 27
2.2.2 能量色散X射線光譜 30
2.2.3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜/質(zhì)譜 33
2.3 微觀結(jié)構(gòu)分析 35
2.3.1 X射線衍射分析 35
2.3.2 傅里葉變換紅外光譜 37
參考文獻 38
第3章 動力電池宏觀尺度性能測試方法 42
3.1 動力電池宏觀尺度性能測試評價標準體系概述 43
3.1.1 國內(nèi)動力電池測試標準體系概述 43
3.1.2 國外動力電池測試標準體系概述 45
3.2 電性能測試 46
3.3 安全性能測試 46
3.3.1 動力電池安全測試方法 47
3.3.2 國內(nèi)外動力電池安全測試方法對比 49
3.4 電化學(xué)測試 51
3.4.1 恒電流間歇滴定技術(shù) 52
3.4.2 恒電位間歇滴定技術(shù) 52
3.4.3 循環(huán)伏安測試 53
3.4.4 電化學(xué)阻抗測試 54
參考文獻 61
第4章 動力電池微觀尺度性能仿真方法 65
4.1 微觀尺度建模仿真方法概述 66
4.2 分子動力學(xué)仿真方法 67
4.2.1 分子動力學(xué)仿真基本原理 68
4.2.2 分子動力學(xué)在電極材料仿真中的應(yīng)用 70
4.3 密度泛函理論仿真方法 72
4.3.1 密度泛函理論模擬仿真基本原理 72
4.3.2 密度泛函理論在電極材料仿真中的應(yīng)用 74
4.4 蒙特卡羅模擬仿真方法 76
4.4.1 蒙特卡羅仿真基本原理 76
4.4.2 蒙特卡羅方法在鋰枝晶生長預(yù)測中的應(yīng)用 77
4.5 其他微觀尺度建模仿真方法 83
4.5.1 基于相場模擬方法的鋰枝晶生長模擬 83
4.5.2 基于微觀結(jié)構(gòu)重構(gòu)的電池電極/電解質(zhì)力學(xué)性能仿真 84
參考文獻 86
第5章 基于等效電路模型的電池宏觀性能仿真 90
5.1 等效電路模型 91
5.1.1 內(nèi)阻模型 91
5.1.2 RC模型 92
5.1.3 Randles模型 94
5.1.4 分數(shù)階等效電路模型 94
5.1.5 基于電化學(xué)阻抗的等效電路模型 97
5.2 基于等效電路模型的電池SOC-SOH聯(lián)合估計 100
5.2.1 容積準則與球面單純形-徑向容積卡爾曼濾波 101
5.2.2 SSRCKF的改進 106
5.2.3 SOC-SOH聯(lián)合估計 108
5.3 基于等效電路模型的電池功率狀態(tài)估計 113
5.3.1 基于戴維寧模型的電壓約束法 113
5.3.2 基于SOC約束法 116
5.3.3 基于溫度約束法 117
5.3.4 峰值功率計算 118
5.4 基于等效電路模型的電池溫度場估計 120
5.4.1 多節(jié)點電熱耦合模型 120
5.4.2 基于耦合模型的電池溫度預(yù)測 124
參考文獻 126
第6章 基于電化學(xué)模型的電池綜合性能仿真 130
6.1 電化學(xué)-熱-力多場耦合模型 131
6.1.1 多場耦合關(guān)系 132
6.1.2 考慮老化副反應(yīng)的P2D模型 133
6.1.3 集總參數(shù)熱模型 140
6.1.4 電池應(yīng)力損傷模型 142
6.2 基于多場耦合模型的電池性能演化仿真分析 144
6.2.1 多場耦合模型實驗驗證 145
6.2.2 多場耦合模型參數(shù)標定 147
6.2.3 倍率影響下的老化過程 149
6.2.4 溫度影響下的老化過程 153
6.3 基于多場耦合模型的電池阻抗解析 157
6.3.1 中高頻段的電極阻抗解析 158
6.3.2 低頻段的固-液擴散阻抗解析 160
6.4 基于多場耦合模型的安全充電邊界仿真 163
6.4.1 充電邊界仿真及充電策略設(shè)計 164
6.4.2 常溫單體安全充電策略 165
6.4.3 低溫單體安全充電策略 169
6.5 基于多場耦合模型的直冷熱管理系統(tǒng)建模仿真 173
6.5.1 直冷式電池模組幾何模型 174
6.5.2 電池模組生熱與傳熱模型 175
6.5.3 仿真結(jié)果分析 176
參考文獻 185
第7章 動力電池安全性能仿真方法 188
7.1 單體電池?zé)崾Э剡^程仿真 189
7.1.1 電化學(xué)-熱-副反應(yīng)耦合模型 189
7.1.2 不同SOC下的熱失控溫度結(jié)果分析 196
7.1.3 內(nèi)部材料的熱源功率與材料分解變化 200
7.2 串聯(lián)模組熱擴散仿真 203
7.2.1 串聯(lián)模組熱擴散實驗設(shè)計 204
7.2.2 串聯(lián)模組的熱擴散模型 205
7.2.3 串聯(lián)模組的實驗和仿真分析 208
7.3 并聯(lián)模組的熱擴散仿真 211
7.3.1 并聯(lián)模組熱擴散仿真實驗設(shè)計 211
7.3.2 并聯(lián)模組的熱失控擴散模型 212
7.3.3 并聯(lián)模組的實驗和仿真分析 215
參考文獻 220
第8章 數(shù)據(jù)驅(qū)動的動力電池宏觀尺度性能仿真方法 224
8.1 基于機器學(xué)習(xí)的動力電池健康狀態(tài)估計與剩余使用壽命預(yù)測 225
8.1.1 基于LSTM算法的健康狀態(tài)估計 225
8.1.2 基于威布爾分布的動力電池剩余使用壽命預(yù)測 232
8.2 基于Informer神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溫度預(yù)測模型 238
8.2.1 熱故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特征工程 239
8.2.2 基于時間序列預(yù)測模型的電池溫度多步預(yù)測 241
8.2.3 時間序列預(yù)測模型結(jié)果分析 244
8.3 基于機器學(xué)習(xí)的熱失控檢測方法 247
8.3.1 特征分析與提取 247
8.3.2 基于主成分分析的熱失控檢測 248
8.3.3 基于特征貢獻率的熱失控原因回溯 251
參考文獻 257