锂离子动力电池组一致性行为数值仿真

发布时间：2022-01-25 00:03

　　建立了电化学-热耦合电池模组模型,模型中各个单体电池的三维热模型分别对应一个电化学模型热源,实现多点对应,双向耦合。通过数值仿真计算模拟电池组700次充放电循环过程,结果表明:内部单体间温度差最大值达到6℃;经过700次循环后电池组内各单体间的容量和内阻的极差值分别是1.396A·h和9.5mΩ/m²。 

【文章来源】：有色金属工程. 2020,10(09)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

电化学-热耦合模型的建模思路与耦合关系

容量衰减模型的建立，在电化学-热耦合参数动态响应模型为基础上，结合容量衰减方程后进行修正完成构建。模型中，电极假设均由相同的确定尺寸和相同的电化学性质球型颗粒组成，同时假设在锂的浓度扩散方向为粒径方向且主要为这种扩散模式；图2描述了在充电过程中，伴随着锂离子嵌入到负极材料的过程，一部分锂离子与电解液的溶剂发生反应生成了一层覆盖在负极颗粒表面的SEI膜，该副反应导致本该嵌入碳负极的一部分锂不可逆的损耗了，进而造成电池实际容量的衰减。本文所建立模型的衰减部分，是以电解液发生氧化还原反应，在负极颗粒表面生成SEI膜，消耗活性锂为主要衰减机制。模型构建的控制方程归纳如表4所示。

通过数值仿真模型计算，得到了电池模组在充放电循环后各单体电池的温度、容量、内阻的变化情况。图3所示为1号单体电池循环的充放电曲线和副反应电流密度曲线。图4为电池组1C放电结束温度场。由图4可以看出，由于电池组模型中不同单体电芯排布位置的不同，各单体电池的环境温度也会产生差异。在充放电循环过程中，模组的最大温差达到6℃，电池温度的差异反馈到电化学模型中，影响其中的电化学反应，并最终会导致在循环过程中不同单体电池的容量和内阻衰减的不一致性。

【参考文献】：
期刊论文
[1]我国新能源汽车起火事故分析与对策[J]. 阮艺亮,王佳.  汽车文摘. 2019(05)
[2]锂离子电池一致性筛选研究进展[J]. 王莉,谢乐琼,张干,何向明.  储能科学与技术. 2018(02)
[3]锂离子动力电池一致性评价方法的研究进展[J]. 靳尉仁,庞静,唐玲,丁正.  电池. 2014(01)

博士论文
[1]车用锂离子动力电池组的一致性研究[D]. 郑岳久.清华大学 2014

硕士论文
[1]锂离子动力电池生热特性分析及其选配[D]. 康海鹏.吉林大学 2014
[2]锂离子电池一致性研究[D]. 单毅.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2008



本文编号：3607539