电动汽车动力电池：从材料到系统设计 李缜 李晨

《电动汽车动力电池：从材料到系统设计》的显著特点就是“通俗易懂”，与其他介绍锂电池设计生产的图书不同，《电动汽车动力电池：从材料到系统设计》这本书以非常通俗易懂且具有趣味性的叙述，向读者讲述了电动汽车锂电池的方方面面。
《电动汽车动力电池：从材料到系统设计》是由知名的动力电池厂商国轩高科组织编写，前身是其内部的培训教材，旨在让读者快读了解电动汽车本身及其动力电池系统所涉及的各种知识，建立整体的技术观点，以便让读者更好地投入到具体的工作中。
 

《电动汽车动力电池：从材料到系统设计》一书在总结我国动力电池技术发展里程的基础上，从新能源汽车的起源、动力电池材料、动力电池类型与性能、动力电池系统设计原理等方面进行了详细阐述，主要内容包括：电动汽车发展趋势与整车知识、动力电池材料知识、动力电池类型与性能分析、动力电池系统设计原理、动力电池生产工艺、动力电池的质量与标准管控体系、动力电池的发展与应用趋势。
《电动汽车动力电池：从材料到系统设计》一书旨在为读者提供完整的、紧密连接国内产业发展现状、具有就业针对性的动力电池原理知识，助力产业人才培养。本书适合新能源汽车、储能技术和电源设计领域的从业者学习参考，也适合上述专业方向的专科生、本科生及教师阅读

合肥国轩高科动力能源有限公司组编

目 录

1 电动汽车发展趋势与整车知识
1.1 电动汽车的起源
1.2 电动汽车的用途与等级分类
1.2.1 电动汽车的用途分类
1.2.2 乘用车的等级分类
1.3 电动汽车的三电与充电系统
1.3.1 电动汽车三电系统
1.3.2 交流直流变换器
1.3.3 充电桩类型与充电速率
1.4 电动汽车的动力系统分类
1.4.1 混合动力汽车的分类
1.4.2 12V微混合动力系统
1.4.3 48V轻混合动力系统
2 动力锂电池材料知识
2.1 锂元素的背景与商业应用
2.1.1 能量与能量载体的本质
2.1.2 氧化还原反应与锂电池原理
2.1.3 锂元素的提取来源
2.1.4 不同材料的理论克容量
2.1.5 扣电测试与金属锂负极
2.2 正极材料
2.2.1 钴酸锂正极材料
2.2.2 锰酸锂与富锂正极材料
2.2.3 磷酸铁锂正极材料
2.2.4 三元正极材料
2.2.5 前驱体材
2.3 负极材料
2.3.1 碳负极材料
2.3.2 钛酸锂负极材料
2.3.3 硅负极材料
2.3.4 锂金属负极材料
2.4 电解液
2.4.1 电解液的主要成份
2.4.2 电解质锂盐的作用与制备
2.5 隔膜
2.5.1 隔膜的制备工艺
2.5.2 隔膜的性能参数
2.5.3 涂覆隔膜
2.5.4 多层复合隔膜
2.6 辅材
2.6.1 集流体
2.6.2 粘结剂
2.6.3 导电剂
2.6.4 电池结构件
3 动力锂电池类型与性能分析
3.1 动力电池的主要类别与型号
3.1.1 动力电池的分类
3.1.2 锂离子电池型号命名规则与BOM清单
3.2 锂电池的设计原则与步骤
3.2.1 孔隙率与压实密度
3.2.2 多孔电极理论简介
3.2.3 锂离子电池设计的基本原则
3.2.4 锂离子电池设计的基本步骤
3.3 锂电池性能机理的相关概念
3.3.1 SEI膜的形成机理
3.3.2 首次库伦效率
3.3.3 预锂化技术
3.3.4 析锂机理解析
3.4 锂电池主要性能指标及影响因素
3.4.1 能量密度指标与影响因素
3.4.2 内阻、极化指标与影响因素
3.4.3 电压指标与提升策略
3.4.4 电芯热失控及温升机理
3.4.5 充放电倍率指标与提升策略
3.4.6 自放电与循环寿命的影响机理
4 动力电池系统设计原理
4.1 动力电池系统的总体设计
4.1.1 设计流程与V开发模型
4.1.2 动力电池系统关键参数分析
4.1.3 单体电芯的选型与串并联设计
4.2 动力电池系统的机械结构与设计
4.2.1 电池模组的设计
4.2.2 电池箱体的设计
4.2.3 机械结构安全防护
4.2.4 成组效率与轻量化设计
4.3 动力电池系统的仿真分析
4.3.1 仿真分析的作用与意义
4.3.2 CAE与有限元分析
4.3.3 系统结构的CAE分析
4.4 电气系统的结构与设计
4.4.1 电动汽车的电气系统结构
4.4.2 电气系统的主要组成部件介绍
4.4.3 高压电气系统设计防护
4.4.4 低压信号采集与传输
4.4.5 电动汽车电子环游记
4.5 热管理系统的结构与设计
4.5.1 热管理的作用与设计目标
4.5.2 自然冷却系统设计
4.5.3 强制风冷系统设计
4.5.4 液冷系统设计
4.5.5 直冷系统设计
4.5.6 CFD流体仿真分析
4.5.7 加热与保温系统设计
4.6 电池管理系统(BMS)的结构与设计
4.6.1 BMS的主要功能
4.6.2 充放电与安全防护管理
4.6.3 动力电池均衡管理
4.6.4 BMS的软硬件设计
4.6.5 BMS的测试与验证
5 动力电池生产工艺
5.1 电芯一工段工艺流程
5.1.1 涂布工序
5.1.2 辊压分切工序
5.1.3 激光切工序
5.2 电芯二工段工艺流程
5.2.1 卷绕工序
5.2.2 组装工序
5.2.3 激光焊工序
5.2.4 烘烤工序
5.3 电芯三工段工艺流程
5.3.1 注液工序
5.3.2 化成工序
5.3.3 清洗工序
5.3.4 分容工序
5.4 PACK生产工艺流程
5.5 动力电池的生产管控措施
5.5.1 生产的洁净度管控
5.5.2 生产的信息化管控
6 动力电池的质量与标准管控体系
6.1 动力电池的标准规范
6.2 动力电池的测试与验证计划
6.3 质量管理体系与工具方法
6.3.1 16949体系简介
6.3.2 五大质量工具
6.3.3 VDA体系简介
6.3.4 质量管理常用术语
7 动力电池的发展与应用趋势
7.1 储能市场的锂电池应用
7.1.1 储能市场锂电需求分析
7.1.2 其他储能技术介绍
7.2 电池的梯次利用与拆解回收
7.2.1 电池拆解回收的意义
7.2.2 电池拆解回收的方法
7.3 动力电池未来发展方向
7.3.1 新能源政策变化趋势
7.3.2 超级电容器
7.3.3 固态锂电池
7.3.4 钠离子电池
7.3.5 燃料电池
附录.锂离子电池相关标准

当前，全球新旧能源交替“拐点”来临，新一轮能源与科技革命正在重塑产业格局，以动力电池为代表的新材料、物联网、大数据、人工智能等新能源产业群支撑“双碳”战略高质量续航发展。促进新能源产业群高质量发展的多项政策，正多维度鼓励动力电池行业的发展与创新，也为动力电池行业的市场提供了明确、广阔的前景。截至8月底，2023年我国新能源汽车累计产销量超500万辆，渗透率超37%，连续多年产销量位居全球前列。而相较于新能源产业的迅猛发展，我国相应的专业教育相对滞后，未来新能源领域的专业人才缺口巨大。
在动力电池领域，虽然有关电池技术的教材、专著体量不少，但是大多数都侧重于电化学知识、原电池理论等专业理论，以产业化应用为目的而编写的书籍并不多，无法满足当前新能源产业群高质量人才发展的需求。鉴于此，编者从动力电池生产龙头企业的实际生产经验和专业人才需求出发，构建以面向未来动力电池领域的能力素养知识架构，同时参考主导制定的国家职业技能标准中“电池制造工”和“电池及电池系统维修保养师”的职业技能等级认定要求，整理编写了本书。在编写过程中注意把握动力电池的行业特色，引入动力电池的前沿理论和产业化应用，结合电池技术的发展历史、性能参数、测试技术等理论知识，从产业化的角度重点讲解动力电池的机械结构、系统设计、生产工艺等。同时对动力电池的热管理系统、电池管理系统（BMS）、动力电池质量与标准管控体系也进行了较详细的介绍。全书整体叙述深入浅出，对动力电池从材料到系统设计作了全面和深入的介绍和分析。
本书共7章，可大体上分为3部分：第1-3章是动力电池的总体介绍，主要包括动力电池的发展历程、工作原理、主材和辅材、类型和性能分析等；第4-6章主要包括动力电池系统设计原理、动力电池生产工艺、动力电池的质量与标准管控体系；第7章为展望部分，主要讲述了动力电池的发展与应用趋势。
本书由校企联合开发编写，书中介绍的应用案例均取材于企业的生产实践，再整合转化为院校教学内容。在本书编写的过程中，编者团队参阅了国内外相关领域的资料，在此向原作者表示衷心感谢。
本书可作为车辆工程、新能源汽车技术、汽车电子技术、新能源材料与器件、储能材料技术等相关专业的教材，也可供从事动力电池产品研发、生产和管理等方面的工程技术人员参考。
限于编者水平，疏漏之处在所难免，恳请读者不吝赐教。