内容简介
GT-AutoLion作为一款专业化锂离子电池仿真工具，为电池设计、性能优化和寿命预测等关键技术的研究与实践提供了强大的技术平台支撑。本书结合丰富的案例解析，使读者能够将抽象的理论知识与具体的工程实践紧密结合，聚焦解决电池在实际应用中面临的诸多技术挑战与难题。本书为电池技术研究的科研工作者、专业技术人员和学生群体提供全面、深入且具有高度实用价值的技术资源，为在电池仿真技术领域的深入探索与应用提供有力的知识保障与技术支撑。
目录
前言
第1章 锂离子电池仿真01
1.1 锂离子电池简介01
1.2 锂离子电池的结构及关键材料01
1.2.1 电极02
1.2.2 电解液和固态电解质03
1.2.3 隔膜04
1.3 电池仿真方法04
1.3.1 等效电路模型04
1.3.2 电化学模型05
1.3.3 实时仿真模型05
第2章 GT-AutoLion软件简介及软件安装06
2.1 软件简介06
2.2 软件安装06
2.2.1 适用运行环境06
2.2.2 适用操作系统07
2.2.3 配置要求07
2.2.4 安装前准备07
2.2.5 安装步骤08
2.2.6 许可验证12
2.3 界面启动13
2.4 新建模型14
2.5 模型界面15
2.6 模型设置15
2.6.1 模型层次结构15
2.6.2 模板查找16
2.6.3 模型参数设置16
2.7 部件连接20
2.8 帮助系统21
第3章 GT-AutoLion基础理论23
3.1 液态锂离子电池基本控制方程23
3.1.1 电极动力学23
3.1.2 锂离子在固相中的扩散24
3.1.3 固相电荷守恒方程25
3.1.4 锂离子在液相中的扩散25
3.1.5 液相电荷守恒方程26
3.1.6 电压方程27
3.1.7 能量守恒方程27
3.2 固态锂离子电池基本控制方程28
3.3 电池平衡28
3.3.1 容量概念28
3.3.2 电池平衡计算29
3.4 老化及膨胀模型31
3.4.1 SEI膜的生长31
3.4.2 CEI膜的生长32
3.4.3 活性材料脱落模型33
3.4.4 析锂模型33
3.4.5 膨胀模型35
3.5 GT-AutoLion-3D35
3.6 GT-AutoLion-4D35
第4章 GT-AutoLion常用模板37
4.1 AutoLion模板（GT-AutoLion-1D）37
4.1.1 主界面37
4.1.2 电芯几何39
4.1.3 模型设置44
4.1.4 正极设置45
4.1.5 负极设置46
4.1.6 活性材料设置46
4.1.7 组装设置49
4.1.8 电解液参数设置50
4.1.9 传热模型设置51
4.1.10 高级设置52
4.2 AutoLion-3D模板（GT-AutoLion-3D）53
4.2.1 圆柱形电芯几何设置53
4.2.2 叠片式电芯几何设置61
4.2.3 方形卷绕式电芯几何设置64
4.2.4 电芯三维位置设置66
4.2.5 图设置67
4.3 AutoLion-4D模板68
4.4 AutoLion-RT模板71
4.5 常用控制模板73
4.5.1 信号发生器模板73
4.5.2 查表模板74
4.5.3 积分器模板75
4.5.4 数学运算模板76
4.5.5 终止计算模板77
4.5.6 事件管理器模板78
4.5.7 等效电路拟合工具79
第5章 模型求解和后处理86
5.1 案例设置86
5.2 运行设置87
5.2.1 时间控制87
5.2.2 初始化88
5.2.3 常微分方程控制88
5.2.4 传热控制89
5.3 图设置90
5.4 输出设置90
5.5 高级设置91
5.6 模型运行92
5.7 结果后处理92
5.7.1 结果查看92
5.7.2 结果处理94
第6章 性能仿真96
6.1 恒流放电96
6.1.1 电池模型设置96
6.1.2 求解设置104
6.1.3 案例设置106
6.1.4 结果分析106
6.2 HPPC106
6.2.1 电池模型设置107
6.2.2 监控器设置114
6.2.3 HPPC控制器115
6.2.4 计算终止器116
6.2.5 求解设置117
6.2.6 案例设置118
6.2.7 结果分析119
6.3 等效电路119
6.3.1 等效电路设置119
6.3.2 求解设置122
6.3.3 结果分析123
6.4 电化学阻抗谱123
6.4.1 电池模型设置124
6.4.2 求解设置126
6.4.3 结果分析126
6.5 恒流放电127
6.5.1 电池模型设置127
6.5.2 求解设置134
6.5.3 案例设置135
6.5.4 结果分析136
第7章 寿命仿真138
7.1 日历寿命138
7.1.1 电池模型设置138
7.1.2 时间信号发生器设置142
7.1.3 监控器设置143
7.1.4 求解设置145
7.1.5 结果分析146
7.2 循环寿命147
7.2.1 电池模型设置147
7.2.2 循环逻辑设置150
7.2.3 循环计数设置154
7.2.4 终止计算设置154
7.2.5 监控器设置155
7.2.6 求解设置156
7.2.7 案例设置156
7.2.8 结果分析157
7.3 容量退化分析157
7.3.1 电池模型设置157
7.3.2 求解设置159
7.3.3 结果分析160
7.4 功率退化分析160
7.4.1 电池模型设置160
7.4.2 求解设置162
7.4.3 结果分析162
第8
前言/序言
近年来，我国新能源汽车和锂离子电池产业实现了飞跃式发展。2024年，新能源汽车年产量首次突破了1000万辆，彰显了新能源汽车行业蓬勃的生命力。作为新能源汽车和电池储能的核心部件，锂离子电池技术在能量密度、寿命和成本控制等方面均取得了重大突破，为新能源汽车普及和电池储能规模化应用奠定了坚实的基础。在技术进步的背后，锂离子电池的设计和性能优化面临着新的机遇和挑战。如何通过计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，CAE）技术，精准模拟电池的机、电、热等行为，成为电池研发设计和运维管理的重要方向。
GT-AutoLion作为一款专业化的电池仿真工具，为电池设计、性能优化和寿命预测等关键技术的研究与实践提供了强大的技术支撑平台。本书围绕GT-AutoLion软件应用，针对液态和固态锂离子电池，全面讲解电池仿真的基本概念、电池建模的基础理论和软件操作方法。通过建立多物理场耦合模型，综合运用数学分析、数值计算等方法，揭示电池在不同工况下的性能演变规律，仿真分析电池的机、电、热、老化等行为特征。同时，本书结合丰富的案例解析，使读者能够将抽象的理论知识与具体的工程实践紧密结合，从而系统地掌握从电池单体到电池系统的多尺度仿真技术体系。在内容分布上，本书并非局限于对GT-AutoLion软件操作步骤的简单罗列，而是将软件应用与电池在实际工程应用深度融合，聚焦解决锂离子电池在实际应用中面临的诸多技术挑战与难题。
本书致力于为电池技术研究的科研工作者、专业技术人员和学生群体提供全面、深入且具有高度实用价值的技术资源，为在电池仿真技术领域的深入探索与应用提供有力的知识保障与技术支撑，为持续巩固我国锂离子电池产销的全球引领地位和扩大我国新能源汽车、电池储能的发展优势提供重要的技术保障。本书力图全面呈现电池仿真技术和案例解析，但也难免存在不足之处，欢迎读者提出批评与斧正意见，共同推进行业的快速发展。
