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丛书名:普通高等教育“十三五”规划教材普通高等院校工程实践系列规划教材

- 作者:饶中浩, 张国庆编著
- 出版时间:2015/7/1
- ISBN:9787030448637
- 出 版 社:科学出版社
- 中图法分类:TM911
- 页码:174
- 纸张:胶版纸
- 版次:1
- 开本:16K
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商品库位:
本书结合作者的部分研究成果,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。
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《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。
目录
前言
第1章绪论1
1.1交通能耗概况1
1.2汽车节能与新能源汽车2
1.3动力电池3
1.4电池热安全5
1.5电池热管理研究进展9
1.5.1电池热管理性能要求与分类9
1.5.2基于耐温电池材料的热控11
1.5.3以空气为介质的电池热管理系统12
1.5.4以液体为介质的电池热管理系统13
1.5.5基于相变传热介质的电池热管理系统13
第2章电池的产热原理及模型15
2.1电池的产热15
2.1.1Li-ion电池产热行为15
2.1.2SEI的分解16
2.1.3电解液分解16
2.1.4正极分解17
2.1.5负极与电解液的反应17
2.1.6负极与黏合剂的反应17
2.2电池产热量与速率计算18
2.3电池热量的扩散19
2.4电池热数学模型20
第3章风冷式电池散热27
3.1概述27
3.2被动式与主动式28
3.3串行通风与并行通风28
3.3.1串行通风方式29
3.3.2并行通风方法31
3.4交替式通风36
3.5电池排列方式37
3.6单体电池结构的影响38
第4章液冷式电池散热40
4.1概述40
4.2被动式和主动式41
4.3直接接触式与间接接触式42
4.4液冷式电池散热效果42
4.5夹套结构液冷系统43
4.5.1系统工作原理43
4.5.2单体电池结构44
4.5.3电池模块结构45
4.6板式液冷系统46
4.6.1单进单出式流道46
4.6.2多进多出式流道47
4.6.3蛇形通道冷板51
4.6.4超薄内斜翅片微通道液冷板54
4.7其他液冷系统56
第5章基于相变材料的电池热管理58
5.1概述58
5.2基本原理59
5.3PCM性能要求60
5.4动力电池的基本类型60
5.5基于PCM散热的圆柱形动力电池系统61
5.5.1电池的热物性测试61
5.5.2单体电池热管理系统模型62
5.5.3PCM导热系数与电池温度变化的关系64
5.6PCM导热系数对方形动力电池的散热影响67
5.6.1基于PCM散热的方形Li-ion电池系统67
5.6.2PCM导热系数对传热的影响68
5.7几种典型的PCM电池热管理系统71
5.7.1PCM/泡沫铝电池热管理系统71
5.7.2PCM/泡沫铜电池热管理系统73
5.7.3PCM/膨胀石墨电池热管理系统74
5.7.4PCM/振荡热管电池热管理系统76
5.8影响系统性能的主要参数76
第6章相变材料的制备与性能78
6.1概述78
6.1.1相变材料热力特性78
6.1.2相变材料分类79
6.2电池热管理用PCM82
6.3PCM强化传热82
6.3.1金属材料对相变材料的强化传热82
6.3.2多孔介质对PCM的强化传热83
6.3.3其他材料对PCM的强化传热86
6.4PCM胶囊87
6.4.1PCM微/纳胶囊的制备方法87
6.4.2PCM微胶囊的强化传热94
6.5PCM的分子动力学模拟97
6.5.1分子动力学模拟的方法与理论97
6.5.2单质烷烃的比热与导热系数98
6.5.3高导热纳米金属粒子在烷烃中的扩散特性102
6.5.4烷烃基相变胶囊传热介质的自扩散特性106
第7章基于热管的电池散热111
7.1概述111
7.2热管冷却基本原理111
7.3热管内流动工质选择112
7.4热管性能要求114
7.5热管的相容性及寿命116
7.6热管的工作条件116
7.7几种典型热管的电池散热管理系统118
7.7.1重力型热管118
7.7.2烧结热管120
7.7.3环路热管125
7.7.4脉动热管127
7.8相变材料与热管耦合散热135
第8章其他电池散热方式138
8.1概述138
8.2微通道换热器空调冷却138
8.3热电制冷141
8.4沸腾冷却144
第9章低温环境电池的加热148
9.1概述148
9.2常规空气加热148
9.3相变材料加热151
9.4电加热152
9.5帕尔帖效应155
9.6其他加热方式157
参考文献159
第1章绪论
1-1交通能耗概况
随着社会的不断进步和经济的快速发展,全球性能源短缺以及环境污染等问题日益严重。能源与环境问题已经成为危及国家安全的战略问题,直接影响着人类的健康与生存。节约与开发清洁能源、提高能源利用效率、保护和改善环境、促进经济和社会全面协调可持续发展,已成为国际社会的共同责任。
受金融危机的影响,2008年和2009年全球的石油消费量略有下降,但在2010年旋即出现回升,2013年达到41-85亿吨。中国是石油消费增长最快的国家,2013年石油消费量首次突破5亿吨,达到5-074亿吨,其中进口原油约2-83亿吨,对外依存度达55-77%。预计到2020年,中国石油对外依存度将达到56%~60%。表1-1给出了2003~2013年石油消费量。
交通行业作为资源占用型和能源消耗型行业,其年石油消费量约占全球石油消费量的50%,私人交通工具95%都依赖于石油。在中国,交通能耗占社会总能耗的比例已从1980年的5%上升到近两年的20%,且年石油消费量占全国石油总消费量的50%,而人均石油可采储量只有世界平均水平的11%。至2010年年底,全国石油累计探明地质储量为312-8亿吨,仅可采15年。同时,中国已成为仅次于美国的第二大石油消费国。随着中国石油对外依存度的不断提高,石油安全将成为制约经济和社会发展的重要因素。另外,伴随着交通行业能源消耗而产生的温室气体以及排放的污染物,如二氧化碳、粉尘、硫化物、氮氧化物以及多环芳烃等,是引起环境污染和诱发人体多种疾病的根源[2,3]。以美国为例,每年温室气体排放源于交通行业的占28%,其中二氧化碳排放源于交通行业的占34%,主要的城市气体污染物来自交通行业的占36%~78%,交通耗油占全国石油消费量的68%,如不加以控制,这些数字还会继续增大[4,5]。