恒功率放电下锂离子电池的产热特性

发布时间：2021-08-26 12:12

　　恒功率放电是电池实际运行工况中的典型放电方式,其放电过程中的产热对电池的性能和安全运行有重要影响。为了研究恒功率放电方式下电池的产热特性,首先建立了电化学-热耦合模型;然后通过实验验证了模型的合理性;最后分析了放电过程电池内部集流体、正负极和隔膜各层的产热特性,讨论了放电功率和正极电极厚度对电池内部各层产热量的影响。结果表明:在放电过程中负极产热率的变化程度最大;放电功率对各层产热量占总产热量的比值影响不大,其中正极产热量所占的比值最大（不同放电功率下的占比均在70%以上）;增大正极电极厚度可降低电池的产热量,但随着电极厚度的增大,其影响效果会降低。 

【文章来源】：华南理工大学学报(自然科学版). 2020,48(07)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

锂离子电池模型计算域的示意图

正负极的熵变可通过实验确定[17- 18],其变化曲线如图2所示。充/放电过程中固相扩散系数、液相电导率和反应速率常数随温度变化均有显著变化。可用阿伦尼乌斯公式表示上述物理量随温度的变化关系[19]:

放电过程的产热量是影响锂离子电池温度分布的关键因素。放电功率(P)为32 W时锂离子电池单元各层的产热率随放电时间的变化曲线如图4所示。由图4可知,正极的产热率最大,负极次之,正负极集流体的最小。负极的产热率变化程度最大,在放电过程中,初期基本不变,然后缓慢增大,最后急剧增大;正极的产热率仅在放电后期急剧增大;隔膜和正负极集流体的产热率基本保持不变。这与各层产热率的来源有关,隔膜和正负极集流体的产热率只由不可逆欧姆热组成,而正负极的产热率还受到不可逆极化热和可逆电化学热的影响。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热管的圆柱形电池包冷却性能分析[J]. 甘云华,王建钦,梁嘉林.  化工学报. 2018(05)
[2]基于多尺度、电化学-热耦合模型的锂离子电池生热特性分析[J]. 田华,王伟光,舒歌群,严南华.  天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(07)
[3]圆柱形锂离子动力电池放电过程电化学与传热特性研究[J]. 徐蒙,张竹茜,贾力,杨立新.  中国电机工程学报. 2013(32)



本文编号：3364221