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車用鋰離子動力電池碰撞安全(精)/節能與新能源汽車關鍵技術研究叢書

  • 作者：夏勇//周青|責編:熊慧|總主編:歐陽明高
  • 出版社：華中科技大學
  • ISBN：9787568097796
  • 出版日期：2023/06/01
  • 裝幀：精裝
  • 頁數：276
人民幣：RMB 158 元      售價：元
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內容大鋼
    本書為「節能與新能源汽車關鍵技術研究叢書」的重要組成部分，集中體現了在科技部中美清潔汽車聯盟合作專項（2016YFE0102200）、圍家自然科學基金項目「循環老化鐔離子動力電池的碰撞安全性研究」（52172405）、「鋰離子動力電池碰撞失效機理和表徵模擬研究」（51675294）和「動力電池熱失控的誘發與擴展機制、模型及抑制方法」（U1564205）支持下取得的研究成果。在車用動力電池系統能量密度提升和結構輕量化的發展趨勢下，作為儲能與供能的主體，動力電池組和車身結構的集成程度越來越高。在電動汽車碰撞這類極端工況的安全評估與結構設計問題中，動力電池被視為保護對象，需要在適當的變形容限範圍內考慮其分攤外來衝擊能量的可能性，充分優化碰撞能量吸收的路徑。鑒於此，本書從動力電池碰撞安全設計的視角出發，從電池結構大變形力學分析入手，系統介紹了電池組分材料、電池單體、電池模組多個層級的測試和表徵方法，詳細闡述了機械載荷作用下的動力電池結構力學響應和失效行為特徵，深入剖析了大變形破壞情況下的動力電池力、電、熱響應的關聯性；對應于不同應用層級，全面介紹了動力電池的結構力學模擬建模方法，並圍繞動力電池多物理場建模的關鍵技術進行了細化討論；結合試驗和建模分析，從機理上揭示了若干內外因素對鋰離子電池變形響應和失效行為的影響規律；最後，結合新能源車輛的典型碰撞工況和結構輕量化需求，介紹了幾種具有代表性的動力電池碰撞防護結構改進設計思路。本書可作為車輛專業研究生和本科生開展電動汽車碰撞安全研究和動力電池系統安全分析的參考資料，也可為新能源汽車設計、安全性能評估和製造以及動力電池研製等相關企業研發工程師的工作提供參考。
作者介紹
夏勇//周青|責編:熊慧|總主編:歐陽明高
目錄
第1章  電動汽車碰撞事故和碰撞安全設計需求
  1.1  電動汽車典型碰撞工況分析
  1.2  輕量化電池包的碰撞安全設計需求
  本章參考文獻
第2章  電池多層級機械載入試驗方法
  2.1  鋰離子電池機械載入試驗概述
  2.2  電池組分材料機械性能試驗方法
    2.2.1  組分材料的壓縮性能測試
    2.2.2  組分材料的拉伸性能測試
    2.2.3  組分材料的穿孔測試
    2.2.4  電極的箔材?塗層界面強度測試
  2.3  電池單體機械性能試驗方法
    2.3.1  電池單體准靜態機械載入測試
    2.3.2  電池單體動態機械載入測試
  2.4  電池模組機械性能試驗方法
  2.5  本章小結
  本章參考文獻
第3章  電池單體組分材料的力學性能分析和表徵
  3.1  組分材料基本力學特性概述
  3.2  金屬集流體的力學行為表徵
    3.2.1  金屬集流體箔材的本構描述
    3.2.2  金屬集流體箔材力學測試結果與力學行為表徵
  3.3  活性塗層的力學行為表徵
    3.3.1  活性塗層孔隙材料的本構描述
    3.3.2  活性塗層材料力學測試結果與力學行為表徵
  3.4  電極集流體箔材-活性塗層界面強度表徵
  3.5  隔膜材料的力學行為表徵
    3.5.1  隔膜材料的本構描述
    3.5.2  隔膜材料力學測試結果與力學行為表徵
  3.6  電池單體的封裝材料
  3.7  本章小結
  本章參考文獻
第4章  受擠壓電池的力學響應和變形失效特徵
  4.1  單體變形與失效特徵
    4.1.1  圓柱電池單體的變形與失效特徵
    4.1.2  軟包電池單體的變形與失效特徵
    4.1.3  方殼電池單體的變形與失效特徵
  4.2  模組變形與失效特徵
    4.2.1  軟包電池模組
    4.2.2  方殼電池模組
  4.3  本章小結
  本章參考文獻
第5章  面向機械載荷工況的電池模擬建模方法
  5.1  電池單體建模方法概述
  5.2  電池單體的均質化模型
    5.2.1  蜂窩材料模型的改進
    5.2.2  Deshpande-Fleck模型的改進
    5.2.3  電芯均質化模型的電池模組模擬應用
  5.3  非均質簡化模型
  5.4  精細化模型

    5.4.1  精細化模型構建
    5.4.2  模型計算結果
  5.5  基於模擬大數據的碰撞失效預測模型
    5.5.1  多工況參數化電池精細模型
    5.5.2  電池單體碰撞擠壓工況的多參數組合模擬矩陣
    5.5.3  電池單體多工況碰撞失效模擬結果分析
    5.5.4  基於模擬大數據的電池碰撞失效預測分類模型
    5.5.5  基於模擬大數據的電池單體碰撞擠壓失效回歸模型
  5.6  本章小結
  本章參考文獻
第6章  擠壓工況電池單體的力-電-熱響應
  6.1  不同壓頭擠壓工況的電池單體力-電-熱響應
    6.1.1  電池單體機械響應與電-熱響應的關聯性
    6.1.2  內短路后電池單體的電-熱響應
    6.1.3  變形和斷裂模式
    6.1.4  斷裂模式對電池電壓和溫度變化的影響
  6.2  不同擠壓方向下的電池單體力-電-熱響應
    6.2.1  不同擠壓方向下的電池單體機械響應特徵
    6.2.2  不同方向擠壓下電池單體內短路和產熱特性
    6.2.3  不同擠壓方向下的電池單體內部失效特徵
    6.2.4  斷裂模式對開路電壓和溫度場的影響
  6.3  機械載荷下電池單體的力-電-熱多場模擬框架
  6.4  本章小結
  本章參考文獻
第7章  電池擠壓力學響應的荷電狀態敏感性
  7.1  電池單體力學響應的荷電狀態敏感性測試
  7.2  組分材料力學性能的荷電狀態相關性
    7.2.1  高荷電狀態的組分材料樣品製備和拉伸測試方法
    7.2.2  不同SOC電池的組分材料拉伸性能變化和空氣暴露效應
    7.2.3  高荷電狀態的組分材料微觀結構特徵
  7.3  荷電狀態相關性的機理分析
    7.3.1  兩種電池的卷芯擠壓試驗
    7.3.2  外部約束下軟包電池的擠壓試驗
  7.4  軟包電池自由膨脹和約束反力
    7.4.1  無約束軟包電池單體的體積膨脹
    7.4.2  約束單體反作用力的測量
    7.4.3  電池膨脹內應力的解析模型
  7.5  電池大變形力學行為的荷電狀態影響機理
    7.5.1  用於估算組分材料影響的解析模型
    7.5.2  用於活性塗層壓縮性能分析的離散元模型
    7.5.3  考慮膨脹內應力的代表體元模型
    7.5.4  考慮膨脹內應力的連續介質塗層模型
    7.5.5  荷電狀態相關的DPC模型
  7.6  本章小結
  本章參考文獻
第8章  電池碰撞擠壓響應的動態效應
  8.1  電池單體的動態擠壓試驗
  8.2  電池結構剛度的動態增強效應
    8.2.1  樣品製備與層疊壓縮試驗
    8.2.2  干、濕狀態電池樣品層疊壓縮試驗結果

  8.3  電池剛度動態增強的解析模型
  8.4  電池結構剛度動態增強效應的模擬研究
    8.4.1  基於光滑粒子流體動力學（SPH）的模型
    8.4.2  基於孔隙力學的有限元模型
  8.5  電池擠壓斷裂的動態特徵分析
    8.5.1  基於等效模型的結構失效模擬分析
    8.5.2  動態失效機理的試驗驗證
    8.5.3  電池多層結構的斷裂次序
  8.6  本章小結
  本章參考文獻
第9章  動力電池碰撞防護結構
  9.1  動力電池的輕量化防護設計現狀
  9.2  電池模組結構優化設計
    9.2.1  三明治夾層結構高度的影響
    9.2.2  三明治結構截面構型設計
  9.3  電池包結構的碰撞安全設計
    9.3.1  電池包底部護板的結構形式
    9.3.2  底部護板的聚合物塗覆設計
  9.4  本章小結
  本章參考文獻

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