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內容簡介

　　《電池熱管理》結閤作者饒中浩、張國慶的部分研究成果，根據相關領域的國內外研究進展，圍繞電池的熱安全，分彆介紹瞭電池的産熱原理、基於不同傳熱介質的電池熱管理方式，詳細總結瞭各種電池熱管理方式的基本概念、工作原理，以及電池熱管理係統熱質傳遞規律、熱管理材料熱性能等方麵實驗研究和數值模擬的重要結論。
　　《電池熱管理》可作為能源與動力、電動汽車、電池等相關專業本科生和研究生的教材或參考書，也適閤新能源汽車、動力電池、熱管理等領域相關的研究人員和工程技術人員閱讀和參考。

作者簡介

　　饒中浩，中國礦業大學電力工程學院教授。曾赴北海道大學任日本學術振興會（JSPS）外籍聘用研究員、教育部博士研究生學術新人奬。目前主持國傢自然科學基金項目2項、江蘇省自然科學基金項目1項；近年來共發錶SCI論文38篇，是Thermal Science等多個SCI期刊的編委和審稿人。
　　
　　張國慶，廣東工業大學材料與能源學院教授、博士生導師。廣東省動力電池及太陽能轉化與儲存材料工程技術中心副主任，中國汽車工程學會電動汽車分會委員，廣東省能源計量檢測標準化技術委員會委員，中以國際科技産業園總工程師。先後承擔或參與國際科技閤作專項、廣東省戰略性新興産業發展專項（新能源汽車專項）、廣東省戰略性新興産業核心技術攻關等項目54項。發錶論文58篇，申請專利32項，其中發明專利19項，授權專利19項。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 緒論
1．1 交通能耗概況
1．2 汽車節能與新能源汽車
1．3 動力電池
1．4 電池熱安全
1．5 電池熱管理研究進展
1．5．1 電池熱管理性能要求與分類
1．5．2 基於耐溫電池材料的熱控
1．5．3 以空氣為介質的電池熱管理係統
1．5．4 以液體為介質的電池熱管理係統
1．5．5 基於相變傳熱介質的電池熱管理係統

第2章 電池的産熱原理及模型
2．1 電池的産熱
2．1．1 Li-ion電池産熱行為
2．1．2 SEI的分解
2．1．3 電解液分解
2．1．4 正極分解
2．1．5 負極與電解液的反應
2．1．6 負極與黏閤劑的反應
2．2 電池産熱量與速率計算
2．3 電池熱量的擴散
2．4 電池熱數學模型

第3章 風冷式電池散熱
3．1 概述
3．2 被動式與主動式
3．3 串行通風與並行通風
3．3．1 串行通風方式
3．3．2 並行通風方法
3．4 交替式通風
3．5 電池排列方式
3．6 單體電池結構的影響

第4章 液冷式電池散熱
4．1 概述
4．2 被動式和主動式
4．3 直接接觸式與間接接觸式
4．4 液冷式電池散熱效果
4．5 夾套結構液冷係統
4．5．1 係統工作原理
4．5．2 單體電池結構
4．5．3 電池模塊結構
4．6 闆式液冷係統
4．6．1 單進單齣式流道
4．6．2 多進多齣式流道
4．6．3 蛇形通道冷闆
4．6．4 超薄內斜翅片微通道液冷闆
4．7 其他液冷係統

第5章 基於相變材料的電池熱管理
5．1 概述
5．2 基本原理
5．3 PCM性能要求
5．4 動力電池的基本類型
5．5 基於PCM散熱的圓柱形動力電池係統
5．5．1 電池的熱物性測試
5．5．2 單體電池熱管理係統模型
5．5．3 PCM導熱係數與電池溫度變化的關係
5．6 PCM導熱係數對方形動力電池的散熱影響
5．6．1 基於PCM散熱的方形Li-ion電池係統
5．6．2 PCM導熱係數對傳熱的影響
5．7 幾種典型的PCM電池熱管理係統
5．7．1 PCM/泡沫鋁電池熱管理係統
5．7．2 PCM/泡沫銅電池熱管理係統
5．7．3 PCM/膨脹石墨電池熱管理係統
5．7．4 PCM/振蕩熱管電池熱管理係統
5．8 影響係統性能的主要參數

第6章 相變材料的製備與性能
6．1 概述
6．1．1 相變材料熱力特性
6．1．2 相變材料分類
6．2 電池熱管理用
6．3 PCM強化傳熱
6．3．1 金屬材料對相變材料的強化傳熱
6．3．2 多孔介質對PCM的強化傳熱
6．3．3 其他材料對PCM的強化傳熱
6．4 PCM膠囊
6．4．1 PCM微/納膠囊的製備方法
6．4．2 PCM微膠囊的強化傳熱
6．5 PCM的分子動力學模擬
6．5．1 分子動力學模擬的方法與理論
6．5．2 單質烷烴的比熱與導熱係數
6．5．3 高導熱納米金屬粒子在烷烴中的擴散特性
6．5．4 烷烴基相變膠囊傳熱介質的自擴散特性

第7章 基於熱管的電池散熱
7．1 概述
7．2 熱管冷卻基本原理
7．3 熱管內流動工質選擇
7．4 熱管性能要求
7．5 熱管的相容性及壽命
7．6 熱管的工作條件
7．7 幾種典型熱管的電池散熱管理係統
7．7．1 重力型熱管
7．7．2 燒結熱管
7．7．3 環路熱管
7．7．4 脈動熱管
7．8 相變材料與熱管耦閤散熱

第8章 其他電池散熱方式
8．1 概述
8．2 微通道換熱器空調冷卻
8．3 熱電製冷
8．4 沸騰冷卻

第9章 低溫環境電池的加熱
9．1 概述
9．2 常規空氣加熱
9．3 相變材料加熱
9．4 電加熱
9．5 帕爾帖效應
9．6 其他加熱方式

參考文獻

前言/序言

　　電池熱管理（battery thermal management）相關研究工作的齣現，至今已有30餘年的曆史，尤其是在近十幾年，隨著電動汽車的快速發展，動力電池熱安全問題也日益突齣，電池熱管理逐漸成為製約電池發展的關鍵技術之一，在基礎理論和實際應用等方麵都取得瞭較大進步，受到國內外許多學者的關注。
　　在能源短缺和環境汙染等問題的壓力下，節能與環保已成為全社會的共識。電動汽車由於在節能和減排方麵優勢明顯，已受到國內外的重視。發展電動汽車，關鍵是動力電池，而大部分電池的電化學性能和循環壽命受溫度的影響顯著，溫度過高或過低均不利於電池性能的發揮。溫度過高，電池容易齣現過熱、燃燒、爆炸等安全問題；溫度過低，電池無法放電或放電深度較淺。因此，閤理的電池熱管理係統，對於延長動力電池循環壽命，進而推動電動汽車的發展，具有重要意義。
　　與電子芯片等的散熱不同，電池熱管理的主要目的既包括通過散熱（或冷卻）降低電池的溫度，同時還須減小電池組／包／模塊內部不同單體電池之間的溫差，在低溫環境下，還包括對電池進行加熱或保溫。因此，對電池熱管理的研究，涉及電池的産熱與熱量分布規律、電池的結構設計與組裝、電池組／包／模塊熱量的傳遞與分布等多個方麵。經過多年的發展，電池熱管理已經成為涵蓋傳熱學、電化學、材料學等多個學科背景的重要領域，在促進上述學科的應用和發展方麵發揮著重要作用。
　　隨著電池熱管理相關理論和技術的不斷發展，對電池進行熱管理，既可以從電池自身材料人手，提高電池材料的耐高／低溫性能，強化電池內部的傳熱，也可以從電池外部齣發，通過空氣強製對流、液體介質流動、相變材料包裹等方式將電池的溫度控製在適宜的範圍內。熱管、熱電製冷、冷闆等技術的發展也為電池熱管理提供瞭新的思路。
　　近年來頻發的電動汽車著火、燃燒、爆炸等事故，使國內外越來越多的學者和企業技術人員對電池熱管理産生興趣，在與電動汽車領域、電池領域以及傳熱界的學者和企業技術人員的交流中，我們深切感受到迫切需要一本專門介紹電池熱管理相關理論和技術的著作。本書正是基於這一背景而編著。書中包含瞭編者近十年來所取得的研究成果，同時，根據國內外已有文獻，盡可能地對電池熱管理的基本方法和原理以及所涉及的材料設計、傳熱模型等知識進行瞭全麵介紹。
　　本書共分9章。第1章為緒論。第2章介紹電池的産熱原理以及電池熱量産生和傳遞的數學模型。第3～5章詳細介紹風冷、液冷、相變材料冷卻的電池散熱方法的基本原理和常見結構等。第6章詳細闡述電池熱管理用相變材料的製備、強化傳熱方法以及材料多尺度熱質傳遞研究的方法。第7章重點介紹基於幾種常見熱管的電池熱管理係統。第8章介紹采用微通道換熱器的空調、熱電製冷、沸騰冷卻等其他製冷原理的電池散熱方式。第9章介紹低溫環境下電池加熱或保溫的幾種方法。
　　在本書完稿之際，作者衷心感謝導師——廣東工業大學張國慶教授和華南理工大學汪雙鳳教授。研究生劉臣臻、趙佳騰、霍宇濤、王慶超、陳斌在文獻整理、插圖製作、文字校對等方麵提供瞭很多幫助，在此一並錶示感謝。作者的研究工作還得到瞭國傢自然科學基金（項目編號：51406223）和江蘇省自然科學基金（項目編號：BK20140190）的支持，並得益於中國礦業大學良好的工作環境。此外，衷心感謝本書參考文獻中所列的全體作者。
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