


在智能化和工业互联网快速发展的背景下,动力电池生产正逐步向数字化管理、平台化设计和智能化制造的方向迈进。为了实现锂离子电池超级工厂的成功运营与可持续发展,高质量的电池生产工艺和系统至关重要。本书将基础电化学研究与电池生产方法相结合,对智能电池电芯的制造过程及扩大生产方面进行了全面、结构化的分析。同时,书中还探讨了电池产品的数字化案例和基于数字化手段构建的电池全生命周期管理体系,为电池制造的数字化转型提供了参考和指导。本书可供专门从事电池制造的行业从业者和研究人员阅读参考,也可作为电气、化学、机械工程和电池专业本科生和研究生的参考书。
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编者介绍
致谢
译者序
绪论 迈向可持续、高质量的电池制造
第一部分 电池制造中的智能制造
第1章 电池制造过程概述
1.1 锂离子电池的兴起
1.2 电池制造的现状与挑战
1.2.1 电极制造
1.2.2 电池组装
1.2.3 最终步骤
1.2.4 模块和电池组装
1.2.5 航空电动化的现状
1.3 电池制造的成本因素
参考文献
第2章 实现智能制造的技术
2.1 概述
2.2 制造业数字化转型的定义
2.2.1 生产和制造的定义
2.2.2 数字化与自动化
2.2.3 整体数字化转型
2.2.4 电池生产的数字化转型概述
2.3 生产中数字化转型的技术和推动因素
2.3.1 信息物理系统
2.3.2 云计算
2.3.3 移动通信标准——5G
2.3.4 人工智能
2.3.5 区块链
2.3.6 数字孪生
2.3.7 增强现实和虚拟现实
2.3.8 机器人和自动导引车(AGV)
2.4 总结与展望
参考文献
第3章 电池制造的数字化现状
3.1 概述
3.2 方法
3.2.1 研究现状——科学文献分析
3.2.2 制造业现状——招聘广告分析
3.3 评估与解读
3.4 结论
参考文献
第二部分 电池制造业的数字化规划
第4章 电池工厂的数字化建设规划
4.1 数字化工厂的规划重点
4.2 工厂规划框架和制订者
4.3 规划电池工厂的侧重点和挑战
4.4 支持工厂规划的数字技术
参考文献
第5章 电池制造中的建模与仿真——概念与应用
5.1 多尺度生产模拟
5.1.1 材料尺度上的模拟
5.1.2 电池尺度上的模拟
5.1.3 系统级仿真
5.1.4 过程层面的模拟
5.1.5 生产链模拟
5.1.6 工厂建筑及其技术设备模拟
5.2 建模和仿真的分类
5.2.1 模型的分类
5.2.2 工业4.0中的仿真方法
5.3 多尺度模型耦合和交互
5.3.1 产品级多尺度模拟
5.3.2 过程级多尺度仿真
参考文献
第三部分 运行电池生产线中的数字化工具
第6章 完全可追溯性——在数字影子的框架内建立智能制造的基础
6.1 概述
6.2 数字影子的理论背景
6.2.1 理论概念、差异化和采用
6.2.2 一般结构概述
6.3 锂离子电池生产背景下的挑战
6.3.1 可追溯性系统
6.3.2 锂离子电池的具体单元可追溯性
6.3.3 锂离子电池生产中通过使用可追溯系统减少成本
6.4 电池生产的可追溯性概念
6.4.1 电池生产中的追踪物
6.4.2 鉴定技术和形态学分析
6.5 采用数字影子的可追溯性概念
6.6 识别技术的实施概念
6.6.1 第1组:浆料混合
6.6.2 第2和第3组:电极生产——涂敷和切割(线圈和副线圈部分)
6.6.3 第4组:电池组装
6.6.4 第5组:最终加工
6.7 总结
参考文献
第7章 经典IT系统架构实现数字化的电池组装
7.1 概述
7.2 IT系统架构演变
7.2.1 自动化金字塔
7.2.2 工业4.0服务导向架构
7.3 电池组装
7.3.1 常规电池生产过程中的电池组装
7.3.2 电池制造中心——电池制造的实验室环境
7.3.3 电池制造中心电池组装操作顺序
7.4 服务导向型IT系统架构
7.4.1 方法
7.4.2 概念
7.4.3 实施
7.5 讨论
7.6 总结
参考文献
第8章 电池制造供应链管理的数字化理念
8.1 概述
8.2 数字化供应链管理的一般概念
8.2.1 计划流程数字化
8.2.2 来源流程数字化
8.2.3 生产过程数字化
8.2.4 交付流程数字化
8.2.5 返回流程数字化
8.3 原材料质量控制数字化
8.3.1 概念框架
8.3.2 原料质量特性
8.3.3 整合供应商信息
8.3.4 进货检验和过程监控
8.3.5 离线和在线概念的实施
8.4 结论
参考文献
第9章 服务于生产工人信息需求的视觉辅助系统技术评估
9.1 概述
9.2 技术发展水平
9.2.1 制造业的生产工人
9.2.2 电池制造过程
9.2.3 生产工人辅助系统的相关综述
9.3 评价视觉信息方法的途径
9.3.1 以人为本的设计过程
9.3.2 电池制造实例
9.3.3 使用要求
9.3.4 技术解决方案
9.3.5 评估技术方案的方法
9.4 结果
9.4.1 专家评估
9.4.2 总分的解释
9.5 结论与展望
参考文献
第10章 电池生产线环境的可持续性管理
10.1 概述
10.2 定义和问题陈述
10.3 电池制造碳核算现状分析
10.3.1 测量和比较电池制造系统二氧化碳的相关性
10.3.2 生命周期评估数据不足且数据质量不确定
10.4 基于原始数据的碳核算和最新技术
10.4.1 整合供应链的原始数据
10.4.2 在产品层面整合数据
10.5 可持续发展数据管理系统实现基于原始数据的生命周期评估
10.6 电池和车辆的生命周期能量标签
10.7 结论
参考文献
第四部分 使用数字化工具优化电池生产线
第11章 电池制造中的生产力和质量扩展模型
11.1 在线数据采集——用于质量控制和提高生产力的传感器集成
11.2 串联式电池生产
11.2.1 用于电池制造的传感器网络
11.2.2 质量和故障传播
11.3 总结
参考文献
第12章 电池生产中过程品质特性识别方法及适宜的测量系统
12.1 概述
12.2 研究议题
12.3 目前发展水平
12.3.1 工艺-结构-特征关系中的变量
12.3.2 过程相关变量的识别和选择
12.3.3 测量系统
12.3.4 现有技术总结
12.4 建立过程质量特征和适当测量系统程序的步骤
12.4.1 影响变量的识别和选择
12.4.2 合适测量系统的选择
12.5 结论
参考文献
第13章 通过数字网络化过程站实现电池生产的跨工艺稳定与优化
13.1 概述
13.2 锂离子电池和制造方法发展——理论背景
13.2.1 电化学存储系统
13.2.2 过程稳定与优化方法
13.2.3 机器间通信
13.3 研发方法
13.3.1 单个过程的开发方法
13.3.2 交叉过程方法
13.4 过程理解和系统分析
13.4.1 方法测试的系统边界
13.4.2 锂离子电池生产结构示例
13.4.3 过程阶段PA082和过程阶段PA082.1的分析和特征识别
13.5 个性化流程技术实现与建模
13.5.1 IT系统和控制技术体系结构设计
13.5.2 PA082过程部分数据模型
13.5.3 单个过程PA082过程建模
13.6 实验步骤与评价
13.7 跨过程方法的理论思考
13.7.1 PA090的分析与特征识别
13.7.2 PA090交叉方法过程建模
13.8 总结与展望
参考文献
第14章 生产线生产效率的分析和最大化——瓶颈识别和预测性维护
14.1 概述
14.2 停机时间和性能损失的根本原因分析
14.2.1 文献综述
14.2.2 概念
14.2.3 利用迁移学习方法进行高效建模
14.2.4 瓶颈分析的应用
14.3 预测性维护
14.3.1 文献综述
14.3.2 概念
14.3.3 识别预测性维护机器和部件的示例
14.3.4 预测性维护集成到维护过程中的示例
14.4 总结与展望
参考文献
第五部分 智能电池产品的生命周期优化
第15章 电池循环经济——定义、意义和报废策略
15.1 概述
15.2 电池循环经济——定义与意义
15.3 电池系统的寿命终结策略
15.3.1 再使用
15.3.2 再利用——调整应用场景
15.3.3 再制造
15.3.4 再循环
15.4 归纳与总结
参考文献
第16章 数字化——循环经济解决方案的驱动力
16.1 概述
16.2 数字化的定义和意义
16.2.1 CPS架构
16.2.2 物联网和云组件
16.2.3 数字孪生
16.2.4 可视化——AR和VR
16.2.5 企业资源计划和制造执行系统
参考文献
第17章 智能测量——回收电池的测量评估
17.1 回收电池的生命周期优化使用
17.2 回收电池的评估——智能测量
17.3 电池电芯评估方法概述
17.4 不确定性管理
17.5 总结
参考文献
第18章 拆解——电池系统高效循环的要求
18.1 概述
18.2 拆解场景
18.2.1 拆解模式
18.2.2 拆解计划
18.2.3 电池系统的拆解场景
18.3 电池系统的拆解工厂
18.3.1 分类
18.3.2 网络
18.3.3 布局
18.4 结论
参考文献
第19章 电池回收——材料回收过程
19.1 概述
19.2 锂离子电池加工的一般类型
19.2.1 热加工
19.2.2 机械加工
19.2.3 火法冶金加工
19.2.4 湿法冶金加工
19.2.5 生物冶金加工
19.3 锂离子电池回收的工业应用加工路线
19.4 锂离子电池的一种新兴处理途径——直接回收
19.5 结论
参考文献
第20章 二次利用电池的商业模式
20.1 概述
20.2 商业模式的背景和使用
20.3 电池再制造的商业模式
20.4 电池再利用的商业模式
20.5 结论
参考文献
第六部分 展望
第21章 超越锂离子——全固态电池
21.1 自上而下:为什么是固态电池
21.2 粉末态固态电解质:界面接触挑战
21.3 制造固态电池的五个主要方案
21.4 混合方法
21.5 固体是什么
21.6 制造是固态电池的最大障碍
21.7 固态电解质的成本影响产品的选择
21.8 固态电池制造如何实现数字化
21.9 固态电池的进一步发展
参考文献
后折页
封底
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