電池設計的案例
設計仿真 | 基于Digimat的電化學模擬解決方案加速新電池設計
背景與挑戰
新電池產品推向市場的過程是非常復雜和耗時的。研發過程漫長，包括使用第一性原理模擬來發現新的電化學設計的實驗設計（DoE），這些設計在實驗室中通過物理試錯的方式進行測試。電池制造過程中的許多步驟不僅會影響廢品率，還會影響電池的性能。因此亟需新的解決方案，實現以下的功能要求：
? 使研發部門能夠通過模擬新電池設計的電化學性能來減少昂貴的實驗室測試，加速先進電池技術的發現；
? 虛擬設計探索使人們更容易理解電池內部形態（如顆粒尺寸、形狀、表面積）的變化如何影響性能；
? 制造商可以使用數字孿生來減少昂貴的試錯成本，了解制造過程對電池質量和性能的影響。
解決方案
海克斯康最近推出了一種新的電池設計解決方案，該解決方案將弗勞恩霍夫應用研究院（Fraunhofer ITWM）的電化學模擬工具（BEST）求解器與海克斯康的多物理場材料模擬和計量軟件Digimat相結合，能夠顯著加快新的電池研發計劃，實現了對電池設計的高效多物理場探索，同時考慮了制造過程的影響。
上述虛擬實驗室方案具有顯著的成本和生產力優勢。通過單一用戶界面，客戶可以從嵌入式電池材料庫中對完整組裝（包括電解質、隔膜、活性材料、粘合劑、集電器）的電池電極的微觀結構進行模擬，并探索材料性能和電池微觀結構的變化所產生的影響，包括：
? 通過選擇合適的材料和配置，包括顆粒尺寸分布和碳粘合劑分布，來提高電池的能效、壽命、最佳充電協議等性能結果；
? 研究制造工藝如何影響電池微觀結構，包括使用海克斯康強大的VGSTUDIO MAX 3D計量軟件從CT掃描結果中通過逆向工程得到電池內部結構的能力；
? 研究電池老化和電池設計的安全影響，為電池管理系統創建最佳充電協議提供信息。
展開 如何提高電池性能-帥福得公司設計高能負極電池實例講解
本次為大家介紹采用基于模型的開發策略來提高電池性能，用實例帶大家了解帥福得公司從電極到系統，如何設計高能負極電池。
媒體和相關政府部門不斷催促電動化，迫使行業領導者為了立足而積極應對。此外，電池設計和性能是電氣設備開發的核心所在。功率、能量密度、安全性、老化問題和成本，所有這些電池設計選擇都可能影響企業在不斷變化的市場環境中的地位。
此演示文稿將闡述集成基于模型的開發策略的益處，也就是從電極組件到系統級別的仿真使用，以及此仿真功能如何支持工程師定義電池要求、進行正確的硬件和軟件設計決策、提前分析可能的組件集成問題并預測系統最終性能。
帥福得公司的菲利普·德斯普雷斯將通過演示 Simcenter Battery Design Studio 的使用以虛擬預測電池性能并驗證技術選擇，深入介紹電池建模功能。
談論要點包括：
? 專用于電池設計的 Simcenter 產品組合仿真功能
? 電池建模、設計優化和系統性能的技術影響
? 多物理場系統交互建模：電化學、熱量管理、控制等。
Philippe Desprez
固態項目仿真專家, Saft
菲利普·德斯普雷斯博士特別擅長電池管理和電化學，主要負責帥福得公司基于模型的學科。自 1997 年加入公司以來，他一直致力于將帥福得解決方案中 CAE 的使用提升為一種適用于從電池設計到電池組設計和管理的高價值工具。這也助推了大量鋰電池和電池組產品組合的開發，廣泛覆蓋了電網和移動出行之類行業應用。菲利普博士獲得了南希化學工程學院工程博士學位。
領取方式：
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展開 2017.06.06-上海-電池設計研討會
電池設計研討會
基于MBSE評估電池設計對優化EV/HEV性能的影響（2017年6月6日，上海）
會議亮點：
電池系統解決方案
整車集成及電池能量管理
國外應用案例分析
日益嚴格的法規要求不斷驅動著汽車的電氣化進程，例如減少油耗及尾氣排放。同時對于純電動而言，還必須解決用戶里程焦慮的問題。能量儲存系統是解決上述問題的關鍵因素。電氣化的系統或者部件的復雜度不斷增加，而用于能力儲存的電池系統也是如此。這就要求電池的功用性、耐久性及其可靠性等都要滿足用戶的期望和需求。
因此，其產生的工程挑戰是多方面的。首先電池系統的選擇要求結合電池制造商的技術、OEMs對電傳動系統的設計仿真驗證需求等多方面要素；第二是不同的車輛設計目標需要選擇對不同電池模塊解決方案進行選擇，從而獲得最佳的期望性能。
要想通過最少的時間和金錢成本而獲得最佳的設計產品，一個成功的關鍵因素就是在工程實際中應用基于模型的系統工程這一方法。Siemens PLM Software將于6月6日在上海舉辦為期一天的電池設計研討會交流會，基于MBSE評估電池設計對優化EV/HEV性能的影響。
會議信息：
時間：2017年6月6日（星期二）
地點：上海銀星皇冠假日酒店 金爵2廳
地址：上海市長寧區番禺路400號，近交通大學地鐵站（10號線、11號線）
費用：免費
主講人：技術專家Dr. Sivashankar Shiva，Mr. Sellier Franck，提供中文翻譯
主講專家介紹：
Shiva N. Sivashankar博士：密歇根大學電子工程博士，曾在福特汽車公司負責傳動系統的基于模型的控制系統開發工作，在傳動系統、底盤和新能源汽車子系統等機電系統的研發方面有豐富的經驗。現在Siemens PLM Software擔任MBSE解決方案總監。
展開 鋰電池極片設計基礎、常見缺陷和對電池性能的影響
來源：鋰電前沿
一、極片設計基礎篇
鋰電池電極是一種顆粒組成的涂層，均勻的涂敷在金屬集流體上。鋰離子電池極片涂層可看成一種復合材料，主要由三部分組成：
(1)活性物質顆粒；
(2)導電劑和黏結劑相互混合的組成相(碳膠相)；
(3)孔隙，填滿電解液。
各相的體積關系表示為：
孔隙率 + 活物質體積分數 + 碳膠相體積分數=1
鋰電池極片的設計是非常重要的，現針對鋰電池極片設計基礎知識進行簡單介紹。
(1)電極材料的理論容量
電極材料理論容量，即假定材料中鋰離子全部參與電化學反應所能夠提供的容量，其值通過下式計算：
例如，LiFePO4摩爾質量157.756 g/mol，其理論容量為：
這計算值只是理論的克容量，為保證材料結構可逆，實際鋰離子脫嵌系數小于1，實際的材料的克容量為：
材料實際克容量=鋰離子脫嵌系數 × 理論容量
(2)電池設計容量與極片面密度
電池設計容量可以通過下式計算：
電池設計容量=涂層面密度×活物質比例×活物質克容量×極片涂層面積
其中，涂層的面密度是一個關鍵的設計參數，壓實密度不變時，涂層面密度增加意味著極片厚度增加，電子傳輸距離增大，電子電阻增加，但是增加程度有限。厚極片中，鋰離子在電解液中的遷移阻抗增加是影響倍率特性的主要原因，考慮到孔隙率和孔隙的曲折連同，離子在孔隙內的遷移距離比極片厚度多出很多倍。
展開 
【汽車設計】自動化電池組設計
ANSYS Simplorer 電池單位模型實例，包含六參數電路模型（上）和代表一個電池單元和冷卻通道的熱模型（下）
采用穩態液體冷卻的GM24 單元模塊原型設計，可用于試驗驗證。
電池單位模型系統
為解決上述設計挑戰，GM 的研究人員在Simplorer 中對完整電池組域進行拆分，以創建電池單位模型的表達。單位模型是一個或多個電池單元與相鄰冷卻通道的組合。研究團隊使用現成的Simplorer 組件來表示內部電阻、電容以及電氣和熱行為源，根據電路和熱傳遞建模的理論和經驗公式創建多個不同單位模型。完成后，將這些電池單位方便地存儲在Simplorer 用戶庫中，方便電池組設計師今后使用。在電池組中，獨立單元通過電線并聯以構成單元組，單元組用電線串聯以構成模塊。為了能夠自動復制電池單位、單元組和模塊，并連接在一起構成電池組，CAEBAT 團隊開發了一種用Python 編寫的、對Simplorer 用戶界面的擴展程序，這樣只要求輸入幾個整數值就能指定電池組配置。在定位、走線和分層布局完成后，Simplorer 擴展程序會添加用VHDL-AMS 建模語言編寫的定制組件來代表冷卻劑歧管，以及表示駕駛方式的瞬態載荷。然后，電池組設計人員可以改變電池組中任何獨立單位的參數，以分析可能的熱散逸，或者將其替換為用戶庫中的其它電池單位，以考慮多種單元至單元制造方案的影響。這種自動化與靈活性的結合使CAEBAT團隊能夠評估多種電池組配置方案，考慮冷卻器流動速率的不同特征，并預測對駕駛方式（例如US06）的熱和電氣響應。
“ 自動化與靈活性的結合使CAEBAT 團隊能夠評估多種電池配置。
驗證和后續工作
GM 的研究人員將24 單元電池參考模塊的Simplorer 模型與實驗測試結果進行對比，從而對系統級的方案進行驗證。
展開 如何看待奔馳EQXX的電池設計方向？
最近奔馳在歐洲開始宣傳自己的下一代電驅動和電池設計，也是從400V到800V的一個徹底的變化。按照之前我們看到的時間點在2023-2024年全面導入，需要VISION EQXX在整個三電系統上有很大的改變，所以這次在歐洲首次真實路況下的續航實測也拿出來大力宣傳（100kWh的電池單次充電行駛1008km后還有15％的剩余電量，大約還能再跑140km）。
備注：概念車可以不考慮可制造性，全力為了里程表現沖刺一把
在這個電池系統里面我們可以看到很多很有趣的東西：
● 奔馳全面會從模組設計開始轉向CTP，因此后面奔馳的軟包電芯到底如何采用，用多久，和之前看到的分Block設計，6個大電池塊設計兼容可能就成了必然的選擇。
● 材料體系方面，奔馳分為現有技術、EQXX技術（石墨改為硅碳）和固態電池，這個后面在ESG的會議材料中有過詳細的敘述。
● 400V切換到900V，電池的容量變小了，單個電芯的寬度也變小了。歐洲所有的車企都是用厚度在40mm以下的電芯，這次切換容量改小主要是從寬度變小實現的。
● 冷卻設計：這里開始從獨立的水冷板（和整個殼體熱隔離）到水冷板和殼體一體化，但是加熱方式可能需要通過高頻方式來解決，所以這個改變也可能圍繞SiC半導體的可用性，比IGBT更適合做高頻開關掛鉤的。
● 當然電池設計方面，奔馳都給了電芯最大的空間，電氣部件類似一個盒子蓋在上面。
我們重點來看一下這個電池系統的迭代。
▲圖1.
展開 電池設計 | 如何利用仿真提高電動汽車電池工藝制造效率
Ansys為電池制造商提供數字孿生驅動的分析解決方案，以提高整個工藝過程的敏感度，其中包括交付虛擬傳感器數據，為客戶提供關于流程、產品質量以及可能在流程中任何時間點發生故障的洞察信息。在這種情況下，捕獲了數字孿生關鍵特性的降階模型（ROM）將被用于生成數據，而這些數據可饋送至分析引擎中，以進行預測性維護。
Mandloi表示：“我們目前正在探索各種方法來連接基于仿真的數字孿生，并開展整個敏感性分析流程，因為分析引擎的訓練需要大量時間，而且需要海量數據。如果只是等待自然地獲得這些數據，則可能需要1-2年的時間才能讓引擎真正能夠做出預測。那么如何加速該流程呢？一種快速方法是利用仿真中的大量數據豐富該引擎，您在仿真中已經嘗試了多種實驗設計（DOE）變化，可以將所有這些數據饋送回該引擎。”
利用Ansys技術實現更高的效率
我們已經探討了仿真驅動的全面數字工程戰略對于電動汽車電池工藝制造的優勢。工程師每天都在結合使用Ansys仿真來獲得寶貴的洞察信息，優化電池設計，并確定合適的設備和工作流程，從而實現可擴展性、高質量和可持續性。
展開 電池系統開發設計解析
電池管理系統在硬件上可以分為主課模塊和從控模塊兩大塊。主要由數據采集單元（采集模塊）、中央處理單元（主控模塊）、顯示單元、均衡單元檢測模塊（電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、漏電檢測）、控制部件（熔斷裝置、繼電器）等組成。在動力電池管理系統中的軟件設計功能一般包括電壓檢測、溫度采集、電流檢測、絕緣檢測、SOC 估算、CAN 通訊、放電均衡功能、系統自檢功能、系統檢測功能、充電管理、熱管理等。整體的設計指標包括最高可測量總電壓、最大可測量電流、SOC估算誤差、單體電壓測量精度、電流測量精度、溫度測量精度、工作溫度范圍、CAN通訊、故障診斷、故障記憶功能、在線監測與調試功能等。
3.熱管理系統的設計
電池熱管理系統是從使角度出發，用來確保電池系統工作在適宜溫度范圍內的一套管理系統,主要由電池箱、傳熱介質、監測設備等部件構成。電池熱管理系統有如下幾項主要功能:(1)電池溫度的準確測量和監控；(2)電池組溫度過高時的有效散熱和通風；(3)低溫條件下的快速加熱,使電池組能夠正常工作；(4)有害氣體產生時的有效通風；(5)保證電池組溫度場的均勻分布。
在進行電池熱管理系統設計時，一般設計要求有如下幾個方面：
·電池滿功率工作的溫度區間定義及電池降功率工作區間定義。具備電池低溫啟動性能要求及電池隔熱功能。
·電池制冷和制熱功能：電池系統需要設計在低溫下能夠快速升溫, 以達到整車大功率和能量的需求, 或者整車熱管理系統采用空調系統或發動機冷卻水來維持電池系統在最優的工作溫度區間。而采用主動方式還是被動方式的加熱和散熱，效率會有很大差別。
·制冷和制熱方案, 如風冷或液冷。風冷方案設計主要考慮電池系統結構的設計, 風道, 風扇的位置及功率的選擇, 風扇的控制策略等。液冷方案設計主要考慮冷卻管道, 流場, 進出口冷卻劑的流量、溫度、壓降。水泵及整車空調壓縮機的控制策略等。
展開 MIT探討如何為電動汽車設計更好的電池
材料和加工
在評估電池設計的擴展潛力時，另一需要考慮的因素是制造過程的難易程度，及其對成本的影響。制造固態電池需要很多步驟，任何一步出現失誤都會導電池生產成本提高。如同Huang所說：“你不會運輸那個壞掉的電池，你會把它們扔了。但是，你已經付出了材料、時間、加工過程和金錢。”
研究人員在數據庫中尋找故障率對選定固態電池設計總成本的影響。在一個例子中，他們專注于氧化物 LLZO。LLZO非常脆，在制造過程中經過高溫，用于高性能固態電池的足夠薄的大片材，很可能會出現破裂或翹曲。
為了確定這些故障因素對成本的影響，研究人員對組裝LLZO基電池的四個關鍵工藝步驟進行了建模。在每一步中，都根據假設成品率計算成本，也就是加工成功而沒有失敗的總部件的比例。使用LLZO時的產量，遠遠低于其他研究設計。隨著產量下降，每千瓦時電池能量的成本顯著上升。例如，在最后的正極加熱步驟中，多出5%的部件故障，成本就增加了約$30/kWh，考慮到此類電池的普遍接受目標成本為$100/kWh，這是個不小的數值。顯然，制造難易度可能對大規模采用設計的可行性產生深遠影響。
材料和性能
設計全固態電池的挑戰之一來自于界面膜。
展開 新能源電池產業熱點聚焦：PLM產品開發、電池碳管理及設計仿真一體化介紹【內含主題研討會】
全球市場新格局下，電池產業亟待加速新技術/新產品的開發管理、高效的設計/仿真一體化能力、以及更精準的碳排放/ESG碳管理等，達索系統致力于推動全球可持續發展的應用和實踐，一直以來，與電池行業先鋒客戶通過數字化手段，幫助企業實現快速發展和快速創新，共同推動電池產業成果的產業化進程。
達索系統憑借動力電池和新能源方面的專業知識及強大虛擬孿生技術，耕耘新能源行業，在電池技術的發展和應用解決方案的數字化提供諸多方案，賦能多樣化的能源應用場景。達索2024探索之旅第二季10.15日研討會 聚焦 新能源電池產業可持續發展 及 新技術引入 等熱門話題，并將針對 動力電池全產業鏈進行技術拆解與實例分享 為您帶來兩大主題直播，上方掃碼或文末預約。
更多新電池產業鏈PLM產品開發、電池碳管理、電池設計仿真一體化相關內容下滑了解。
新電池產業鏈PLM產品開發
PLM，即產品生命周期，是一種系統的方法，用于管理產品從概念到退役的整個生命周期。在電池行業，PLM的應用尤為重要，因為電池產品的開發、生產、使用和回收涉及多個環節和復雜的技術，PLM在電池行業的應用可以在整個產品開發過程中提供不小的助力。
目前電池行業面對這技術快速發展、嚴格的法規要求、市場需求的多樣化以及環境保護的壓力等一系列挑戰，PLM在電池行業的應用可以幫助企業應對上述挑戰，并提高競爭力。
PLM在電池行業中的具體應用：
產品開發與設計：PLM系統可以集成產品開發過程中的各個環節，從市場需求分析、概念設計到詳細設計和原型測試。通過PLM系統，企業可以實現跨部門協作，縮短產品開發周期，提高產品質量。
數據管理：PLM系統可以集中管理產品相關的數據，包括設計圖紙、物料清單（BOM）、測試數據等。這有助于確保數據的一致性和完整性，避免因數據不一致而導致的生產問題。
展開 多物理場仿真全面優化電池設計，攻克新能源汽車技術難題
在不考慮能量損耗的前提下，電池的化學組成決定了其理論能量密度。化學組成則取決于電極材料和電解質。鋰空氣電池的能量密度與汽油接近，這或許是電池可能達到的最高能量密度。由于熱管理系統組件和集流體會增加電池系統的總重量，因而此類組件的設計也會在很大程度上影響電池系統的能量密度。
功率密度與快速充電
電池的功率密度是決定電動汽車效率的關鍵因素。電動汽車在制動能量反饋或快速充電的過程中，電池需要具備很高的功率密度，才能在短時間內重獲大量的能量。由于電池系統在充電時需要相當高的電流密度，而在放電時的電流密度相對較低，這就給電池功率密度的優化工作帶來了難題。此外，前面提到的熱管理系統和集流體，以及電極、隔膜、電解液等電池基礎組件的設計均會對功率密度的優化產生重要的影響。
使用壽命、可靠性和安全性
使用壽命是電池設計過程中需要重點考慮的因素，它與電池的安全性和可靠性密切相關。放電、損耗和故障都應當以可控、可監測的方式緩慢地發生。電池的使用壽命不僅與其化學成分有關，電池系統的設計也同樣會對使用壽命的長短產生影響。舉例來說，不均勻的電流密度分布、不良的充/放電控制和熱管理系統都可能會加速電池的損耗，增加故障發生的概率。由金屬沉積引發的短路很可能會造成電池系統性能的降低，并可能導致熱失控的發生。因此，為實現對電池系統狀態和故障風險的持續監測，健康狀態監測是電池設計過程中必不可少的一項技術。
成本
相比于傳統內燃機中機械動力總成的優化程度而言，針對高功率電池和電機動力總成的優化還不完善。相信當電池組件實現大規模量產后，其生產率將會得到提升，同時能夠降低成本。
可持續性
可持續性同樣是新型電池研發中不能忽視的因素。相關部門須針對與新型電池有關的原材料開采、回收、生產和處理工藝等問題制定相關政策。
展開 
鋰電池性能評估設計APP
</p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify">程序下載 ??????</p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<p><img src="~/assets/images/editor/attachment.png" style="vertical-align: middle"> <a href="https://img.jishulink.com/202311/attachment/4d880ca7e41d464e84b38ed049237ec3.exe" target="_blank" rel="nofollow">鋰電池性能評估設計APP.exe</a></p>
</div><p><br></p><p><br></p><p>此 App 可用作為特定應用開發優化電池配置 的設計工具，它可以計算容量、能量效率、產生的熱量，以及由于鋰離子電池在特定負載周期的寄生反應引起的容量損失。</p><p>您可以在 App 中更改各種電池設計參數，例如：電池罐的幾何尺寸、不同元件（隔膜、集流體和電極）的厚度、正極材料以及多孔材料不同相的體積分數。負載循環是使用恒定電流負載的充放電循環，在充電階段和放電階段可能有所不同。</p><p>此 App 還可以根據生成的熱量和熱質量計算電池溫度（假設電池內部溫度均勻），其中使用環境溫度參數和傳熱系數來定義冷卻。
展開 如何看待DM i的刀片電池設計？
今天看到朋友在分享DM-I 120公里的電池版本的信息（之前官方的說法，是覆蓋電池電量8.3~46kWh的電量梯度），是一圖流。
結合我了解的信息來梳理一下這個厚刀片電池的設計想法、構思和發展。從原理來看，本質上厚刀片是一種基于軟包磷酸鐵鋰的創新，從長期來看也未必不是一條路。
圖1 DM-I 厚刀片磷酸鐵鋰電池系統的設計
Part 1 DM-i刀片電池的熱管理
在圖1里面，我們看到了和之前不一樣的東西——里面內嵌了加熱膜。也就是說，在展示的結構里面，還多了加熱膜，并且使用導熱凝膠盡可能在加熱膜上面降低熱阻。
圖2 展示的DM-i電池結構
在之前比亞迪宣傳的材料中，主要采取兩種模式：
1）電池散熱：采用冷媒直冷技術，直接將冷媒通入電池包進行冷卻，相比液冷減少了一級能量交換，換熱效率比液冷提升了20%。
圖3 DM-i的冷媒直冷技術
2）電池加熱：脈沖自加熱技術，通過電池高頻充放電，不僅能給電池加熱，還能加熱得均勻，脈沖自加熱效率比液加熱提升10%。
圖4 自加熱技術
但實際的情況來看，脈沖自加熱帶來的速率不確定，還不如在厚刀片電池表面貼上加熱膜來得更直接。如前面所述，其實不容易做的，特別是要把這么多顆串聯的磷酸鐵鋰電池均勻地加熱起來，光靠自加熱高頻振蕩效果不是那么理想。
Part 2 DM-i的設計理念
我的理解，這個厚刀片的設計，是有點盯著豐田打的意思。
這根特別長的厚刀片電芯，其實和豐田把多個小的標準鎳氫電池裝在狹長的大鎳氫電池里面有著異曲同工之妙。
展開 基于達索平臺BIOVIA、Abaqus模塊實操講解，新電池產業鏈PLM產品開發及碳管理&電池仿真設計一體化【10月15直播】
Part 2：電池設計仿真一體化
隨著電池技術應用場景的拓展和新能源產品的普及，電池行業的發展及其消費市場均對新產品的開發、新技術的引入提出了更高的要求，廣泛地應用建模仿真技術加速研發迭代已成為行業共識，也涌現出豐富的解決方案；然而，由于電池產品自身屬性及開發流程的復雜性，如何將設計與仿真高度融合并且指導產品正向研發仍然是業界關注的核心領域。
如何基于工程實踐，高度集成設計、建模、多學科跨尺度仿真技術、研發管理、數據科學等核心工程能力？
如何打破電池產品設計與仿真流程間的壁壘，簡化研發流程數據管理？
如何引入前沿AI技術，賦能企業加速轉型、正向研發，實現可持續創新？
講師介紹
彭剛柔
達索系統大中華區汽車和電池新能源行業咨詢顧問，多年電池領域工程經驗，從事負責電池產品開發、建模仿真、新技術預研等工作。對于汽車行業、電池及新能源行業的解決方案、產品管理、研發CAD/CAE等，有較深入的研究和實踐。
達索系統憑借動力電池和新能源方面的專業知識及強大虛擬孿生技術，耕耘新能源行業，在電池技術的發展和應用解決方案的數字化提供諸多方案，賦能多樣化的能源應用場景。
更多精彩，直播將啟，誠待君至
10月15日，掃描海報預約！
END
技術鄰簡介:
技術鄰專注于工科技術社區，從最早的CAE技術社區（中國CAE聯盟）發展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
仿真服務，掃碼添加技術鄰客服詳細咨詢~
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展開 鋰離子電池設計中的熱分析
對于鋰離子電池的性能而言，熱管理是一項需要考慮的重要因素。您可以利用模擬和仿真來分析熱在能源內的傳遞，進而改進設計流程。
關注的原因
您可能經常聽到鋰離子電池這一術語，也可能沒聽過，不論情況如何，在您與他人的日常聯絡中，它發揮著積極的作用。這些重量輕，同時又可重復充電的電池常用于各類消費電子產品，包括筆記本電腦和手機。由于鋰離子電池的能量密度較高，它甚至開始用于工業及運輸業。
手機中的鋰離子電池（“NOKIA? 電池” – 圖片由 Kristoferb 拍攝。已獲得 Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 授權、通過 Wikimedia Commons 分享。）
隨著這類設備使用的增長，對其安全性的關注也日益提升。就像在之前一篇博客中所提到的那樣，去年，一架新型波音 787 夢想客機因鋰離子電池過熱而起火，所有夢想客機都因此被迫臨時停飛。《Design News》雜志去年也曾報道過三菱汽車內的鋰離子電池過熱問題（點擊閱讀該篇報道）。
這兩篇不同的頭條報道都提出了同樣一個問題 – 熱對鋰離子電池安全性和使用壽命的影響。
熱會如何影響鋰離子電池？
要回答這一問題，重要的一點就是要理解這背后的原因。
讓我們首先從電池的設計開始。 鋰離子電池由兩個電極和一個允許離子移動的非水電解質組成。充電時，鋰離子從陰極流過電解質，隨即被碳基陽極的晶體結構捕獲。放電時，過程會反轉，這些離子發生回流，并帶來反向電流為設備電路提供能源。
在這一類似電流流經導線的過程中，電解質產生內部電阻并帶來焦耳熱。設計鋰離子電池時，能夠快速消散這些熱非常重要，只有這樣，電池才不會達到會發生分解的高溫。
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