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第1章 概述 1

1.1 概述 1

1.2 锂离子电池安全问题 2

1.3 锂离子电池的应用 3

1.4 锂离子电池在电动汽车中应用所面临的问题 4

1.5 锂离子电池的安全性测试 5

1.6 本章小结 11

参考文献 12

第2章 电解质材料 13

2.1 概述 13

2.2 聚合物电解质 14

2.2.1 聚合物电解质的应用要求 14

2.2.2 聚合物电解质发展概况 15

2.3 几种典型的聚合物电解质及其改性 17

2.3.1 聚氧化乙烯（PEO）基聚合物电解质及改性 17

2.3.2 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基聚合物电解质 20

2.3.3 PMMA基凝胶聚合物电解质（GPEs） 21

2.3.4 PMMA改性基聚合物电解质 22

2.4 新型聚合物锂盐研究 26

2.4.1 均聚物型聚合物锂盐 26

2.4.2 共聚型聚合物锂盐 28

2.4.3 离子液体型聚合物锂盐 34

2.4.4 其他 36

2.5 应用在锂二次电池中的离子液体分类 37

2.5.1 咪唑类离子液体电解质 37

2.5.2 季铵类离子液体电解质 38

2.5.3 吡咯和哌啶类离子液体电解质 39

2.5.4 季膦类离子液体电解质 39

2.5.5 吡唑类、锍类离子液体电解质 40

2.5.6 阴离子 40

2.6 POSS在锂离子电池中的应用 41

2.6.1 PEO类聚电解质杂化物 41

2.6.2 离子液体类杂化物 45

2.6.3 POSS在锂电池其他方面的应用 47

2.7 POSS—聚合物的合成及结构与性能关系 49

2.8 本章小结 51

参考文献 52

第3章 聚合物正极材料 63

3.1 概述 63

3.2 工作机理 65

3.2.1 导电聚合物的掺杂、导电机理及其在锂电池中的作用机理 65

3.2.2 聚硫化物储能机理 67

3.3 聚合物正极材料研究新进展 67

3.3.1 有机导电聚合物正极材料 68

3.3.2 聚硫化物正极材料 77

3.3.3 其他聚合物正极材料 82

3.4 本章小结 85

参考文献 86

第4章 防过充保护材料 95

4.1 概述 95

4.2 锂离子过充研究现状 96

4.2.1 过度充电的概念 96

4.2.2 过度充电的危害 96

4.3 正极材料改性 97

4.3.1 表面包覆 97

4.3.2 掺杂 100

4.4 电解液添加剂 102

4.4.1 国内外防过充添加剂的研究现状及发展趋势 103

4.4.2 防过充电保护添加剂的特点及效果 104

4.4.3 防过充添加剂的应用意义 105

4.4.4 氧化还原对添加剂 106

4.4.5 电聚合添加剂 111

4.4.6 防过充添加剂发展方向 114

4.5 电压敏感隔膜 115

4.5.1 导电聚合物在锂离子电池过充保护中的应用 117

4.5.2 三苯胺类化合物在锂离子电池过充保护中的应用 118

4.5.3 改性隔膜在锂离子电池过充保护中的应用 118

4.6 PTC材料 119

4.6.1 PTC材料的发展 120

4.6.2 PTC材料的稳定化 122

4.6.3 PTC电极种类 125

4.7 本章小结 127

参考文献 127

第5章 聚合物锂离子电池界面性质 138

5.1 概述 138

5.2 非水溶液电解质体系 138

5.3 电极／聚合物电解质界面形成机理 141

5.4 电极／聚合物电解质界面影响因素 142

5.4.1 电极材料的影响 142

5.4.2 聚合物电解质基体的影响 143

5.4.3 锂盐的影响 145

5.4.4 增塑剂、离子液体的影响 146

5.4.5 无机填料的影响 147

5.4.6 其他因素的影响 148

5.5 聚合物电解质常用制备方法及其对SEI膜的影响 150

5.5.1 共聚法 150

5.5.2 接枝法 151

5.5.3 交联法 152

5.5.4 超支化法 152

5.5.5 共混法 153

5.6 电极／聚合物电解质界面交流阻抗研究法 154

5.7 电极／聚合物电解质界面性能的其他研究方法 161

5.7.1 显微法 161

5.7.2 谱学法 163

5.7.3 原位研究法 165

5.8 本章小结 166

参考文献 166

第6章 锂离子电池的热性能研究 174

6.1 概述 174

6.2 锂离子电池在高温下的性能特点 174

6.2.1 高温下锂离子电池的性能变化 174

6.2.2 锂离子电池在高温下发生的反应 175

6.3 软件在锂电池热分析中的应用 175

6.3.1 Fluent 176

6.3.2 COMOSOL Muliphysics 176

6.3.3 STAR-CCM+ 177

6.4 研究对象与方法 177

6.4.1 研究对象 177

6.4.2 测试方法 178

6.5 本章小结 179

参考文献 180

第7章 锂离子动力电池热模型的建立 182

7.1 锂离子电池的工作原理 182

7.2 锂离子动力电池的生热与传热机理 183

7.2.1 锂离子动力电池的生热机理 183

7.2.2 锂离子动力电池的传热机理 185

7.3 锂离子动力电池导热微分方程的建立 186

7.3.1 直角坐标系中的导热微分方程 186

7.3.2 柱坐标系中的导热微分方程 187

7.3.3 球坐标系中的导热微分方程 188

7.3.4 边界条件 188

7.4 锂离子动力电池三维热模型的建立 189

7.4.1 锂离子电池导热微分方程的确定 189

7.4.2 锂离子电池热模型定解条件的确定 190

7.4.3 锂离子动力电池热分析参数的确定 190

7.5 本章小结 192

参考文献 192

第8章 锂离子电池组温度场CFD仿真分析 194

8.1 电池组散热系统的几何模型和网格划分 194

8.1.1 电池组几何模型 194

8.1.2 电池组网格模型 195

8.2 电池包自然对流散热 196

8.2.1 几何模型描述 196

8.2.2 网格划分 197

8.2.3 物理连续条件设定 197

8.2.4 边界条件设定 198

8.2.5 仿真结果分析 198

8.3 电池包单向强制流分析计算模型的选择 199

8.3.1 冷却空气的物理模型 199

8.3.2 黏性模型的选择 200

8.3.3 材料属性的设置 201

8.3.4 边界条件的设置 202

8.4 电池包单向强制流仿真结果分析 204

8.4.1 常温1C倍率放电 204

8.4.2 常温4C倍率放电 206

8.4.3 常温6.6 7C倍率放电 208

8.4.4 常温10C倍率放电 210

8.4.5 常温13.3 3C倍率放电 211

8.5 单向强制流风冷在常温和高温下的仿真对比分析 213

8.5.1 高温—常温10C放电电池模块热分析 214

8.5.2 高温—常温13.3 3C放电电池模块热分析 217

8.6 往复流热分析 219

8.6.1 往复流及其原理 219

8.6.2 往复流CFD分析参数设置 220

8.6.3 结果分析 220

8.7 本章小结 222

参考文献 223

第9章 基于正交试验设计的往复流电池散热参数优化 224

9.1 正交试验设计方法 224

9.1.1 正交试验设计方法介绍 224

9.1.2 正交试验设计表 225

9.1.3 正交试验设计的基本流程 226

9.2 正交试验设计（常温4C倍率放电） 226

9.2.1 确定试验目的和试验指标 226

9.2.2 确定试验因素和水平 227

9.2.3 选择合适的正交表 227

9.2.4 表头设计 228

9.2.5 确定试验方案 228

9.3 正交试验结果的直观分析（常温4C倍率放电） 228

9.3.1 最高温度单指标试验结果的直观分析 229

9.3.2 温度差单指标试验结果的直观分析 231

9.3.3 最低温度单指标试验结果的直观分析 233

9.4 正交试验结果的方差分析（4C倍率放电） 234

9.5 基于综合平衡法的往复流设计参数优选（4C倍率放电） 236

9.5.1 多指标正交试验结果分析方法 236

9.5.2 最高温度、温度差及最低温度三指标试验综合平衡结果分析 236

9.6 常温下其他放电倍率放电往复流的正交试验分析 237

9.6.1 常温6.67C倍率放电 237

9.6.2 常温10C倍率放电 240

9.6.3 常温13.33C倍率放电 243

9.7 高温下电池组往复流散热优化方案（13.33C和10C） 245

9.7.1 高温下放电正交试验结果分析 245

9.7.2 往复流冷却方式放电热分析正交试验极差和方差分析 253

9.7.3 综合因素结果分析 255

9.8 本章小结 256

参考文献 257