基于电化学热耦合模型的锂离子电池快充控制 被引量：11

1

作者 孙涛 郑侠 +3 位作者 郑岳久 卢宇芳 匡柯 韩雪冰 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期495-504,共10页

现有的锂离子电池电化学机理模型,在快充控制过程中未考虑产热与化学反应之间的耦合关系,导致模型无法准确地描述电池内部的反应和状态。为进一步提高模型的预测能力,须在等温模型的基础上耦合产热模型,为此本文提出一种基于电化学热耦... 现有的锂离子电池电化学机理模型,在快充控制过程中未考虑产热与化学反应之间的耦合关系,导致模型无法准确地描述电池内部的反应和状态。为进一步提高模型的预测能力,须在等温模型的基础上耦合产热模型,为此本文提出一种基于电化学热耦合的快充控制模型。首先将电化学热耦合模型参数进行分类,分析各种参数获取方式并进行精确测量和参数辨识。模型建立后,对模型精度进行验证的结果表明:在不同温度下,模型输出的端电压、负极电位和温度结果都达到了较高精度,说明模型适用于宽温度区间内的快充仿真。同时对模型中反应速率常数和环境温度参数进行了敏感性分析。之后,结合PID控制器对模型进行快充控制仿真,通过负极电位估计值实时调节并优化充电电流,实现了电池在宽温度区间内的无析锂快充电流仿真。最后,模型仿真结果与恒流充电对比验证表明,所提出的快充策略能使电池快速充电,同时避免析锂副反应的发生。 展开更多

关键词 锂离子电池 参比电极 负极电位 电化学热耦合模型 无析锂快充

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基于分层电化学热耦合模型的锂电池放电过程研究 被引量：4

2

作者 时玮 韩甜 +1 位作者 赵杨梅 张雪楠 《电源学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期138-147,共10页

软包锂离子电池由许多电池单元叠压形成,其中电池单元的电和热行为对电池的整体安全性有很大的影响。为了研究电池单元与单体之间的关系,采用多孔电极理论建立了大容量软包锂电池的分层多维模型,并考虑了瞬态温度变化与电化学反应间的... 软包锂离子电池由许多电池单元叠压形成,其中电池单元的电和热行为对电池的整体安全性有很大的影响。为了研究电池单元与单体之间的关系,采用多孔电极理论建立了大容量软包锂电池的分层多维模型,并考虑了瞬态温度变化与电化学反应间的相互作用关系。利用该分层模型研究不同温度下电池放电过程中的电化学和热特性,得到更为真实的电池温度场分布。此外,介绍了表征电池单体内不同电池单元荷电状态分布的均匀指数。仿真表明,电池单体内的温度梯度差异加剧了不同电池单元间的过电位不一致和电流密度不一致程度,有利于进一步研究单体电池的衰退演化轨迹。 展开更多

关键词 软包锂离子电池 电化学热耦合模型 电池单元 电化学特性分析 热分析

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基于电化学-热耦合模型的锂离子电池日历老化研究

3

作者 徐鹏飞 张睿 丁飞 《电源技术》 北大核心 2025年第8期1638-1649,共12页

锂离子电池在使用过程中会受到循环老化和日历老化的影响。在日历老化中,起主导作用的老化因素是负极SEI膜缓慢增厚所导致的电池性能下降。基于融合SEI生长副反应的电化学-热耦合模型,结合实验表征对日历存储过程中SEI膜生长副反应老化... 锂离子电池在使用过程中会受到循环老化和日历老化的影响。在日历老化中,起主导作用的老化因素是负极SEI膜缓慢增厚所导致的电池性能下降。基于融合SEI生长副反应的电化学-热耦合模型,结合实验表征对日历存储过程中SEI膜生长副反应老化过程进行了深入研究。通过电化学阻抗谱(EIS)和透射电子显微镜(TEM)测试,获取SEI膜阻抗和厚度的数据,修正模型并验证了其准确性。结果表明,SEI膜厚度和阻抗均与老化天数近似呈线性关系增长,且增速受存储SOC的影响,而电荷转移阻抗呈先减小,再增大的趋势。同时SEI生长会造成电极孔隙率下降,严重影响电池容量和性能。该工作揭示了SEI膜在日历存储过程中的动态演变规律,为延长电池寿命和提高安全性提供了理论依据。 展开更多

关键词 锂离子电池 日历存储老化 电化学-热耦合模型 SEI生长

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基于电化学-热耦合模型的动力电池逆向仿真建模与参数辨识 被引量：1

4

作者 陶正德 张志超 郭昌梁 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2022-2029,共8页

为了便于终端用户更容易获取到电芯内部相关的电化学参数数据,本文通过逆向拆解的方法结合电化学-热耦合模型,采用有限元仿真分析和电化学参数优化试验的方式,验证了所获取参数的精确性,并通过参数辨识的方式考虑了Bruggman系数,反应速... 为了便于终端用户更容易获取到电芯内部相关的电化学参数数据,本文通过逆向拆解的方法结合电化学-热耦合模型,采用有限元仿真分析和电化学参数优化试验的方式,验证了所获取参数的精确性,并通过参数辨识的方式考虑了Bruggman系数,反应速率常数和固相扩散系数对动力电池充放电性能和温度的影响。研究结果表明:逆向拆解法可以精确地获取电池的动力学参数和热力学参数,对标锂电池的电压、温度误差范围在3%左右;Bruggman系数影响放电中后期的电压,增大数值增加极化,随着Bruggman系数的不断增大电池温度呈现减小趋势;反应速率常数影响全范围内的电压变化,温度随着反应速率常数的增大出现减小的状况,增大反应速率常数减小极化;固相扩散系数影响低SOC范围内的电压,增大数值减小极化。 展开更多

关键词 电化学-热耦合模型 逆向拆解 精度验证 参数辨识

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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 被引量：24

5

作者 田华 王伟光 +1 位作者 舒歌群 严南华 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期734-741,共8页

为实现精确的电池热管理,选取正、负极材料分别为LiyMn_2O_4和LixC_6的层叠式锂离子电池为研究对象,建立了微观-宏观尺度耦合、电化学-热耦合模型,分析了不同放电倍率下单体电池的放电特性及电池包的平均温升、单体电池内部生热机理及... 为实现精确的电池热管理,选取正、负极材料分别为LiyMn_2O_4和LixC_6的层叠式锂离子电池为研究对象,建立了微观-宏观尺度耦合、电化学-热耦合模型,分析了不同放电倍率下单体电池的放电特性及电池包的平均温升、单体电池内部生热机理及变化特性,并详细定量分析了生热量各组成部分所占的比例及变化.分析结果表明:高放电倍率下,电池放电性能变差,温升显著提高,5C放电倍率下,温度升高63,℃.低放电倍率下,可逆热是主要的生热来源,高放电倍率下,液相中的欧姆热是主要的生热来源;相比之下,负极生热量最高,其主要来源于负极的可逆热,隔膜中所占百分比次之,正极最少,其主要来源于正极的不可逆热和欧姆热. 展开更多

关键词 锂离子电池 热管理 电化学-热耦合模型 生热速率

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基于电化学-热耦合模型的锂离子电池组件产热分析 被引量：3

6

作者 杨佳兴 张恒运 徐屹东 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2615-2625,共11页

研究电池电化学过程产热对锂离子电池的热管理至关重要。本工作建立了三元NMC锂离子电池的电化学-热耦合模型,首先通过对该电池进行不同倍率的放电与温度实验测试,验证了该模型在电压和温度变化预测准确性。然后针对不同温度下的表现进... 研究电池电化学过程产热对锂离子电池的热管理至关重要。本工作建立了三元NMC锂离子电池的电化学-热耦合模型,首先通过对该电池进行不同倍率的放电与温度实验测试,验证了该模型在电压和温度变化预测准确性。然后针对不同温度下的表现进行模拟仿真研究。在室温下,无论倍率大小,负极产热总是小于正极产热,虽然负极的极化热高于正极,但其可逆吸热较大,导致产热水平低于正极。而随着放电倍率的增加,正极产热所占比例减小,负极所占比例先增加后减小,而集流体产热所占比例持续增加。然而,低温条件下的电池放电表现出与室温情况不同的产热特性,首先,低温导致低倍率负极产热率比例大大增加,负极可逆热为总可逆热的主要贡献热。而高倍率负极产热率减少,正极则呈相反趋势。其次在低温下放电时间随倍率增加呈现不同趋势,高倍率下放电电压快速降低导致放电不完全,在低倍率0.5~1 C放电运行时出现了电压反弹现象但基本放电完全,这是由于低温限制了负极颗粒内部锂离子及时向外扩散,造成电阻增加与电压快速降低,同时大量产热导致自身温升,从而在低倍率下获得电压反弹并保持持续放电的能力。 展开更多

关键词 锂离子电池 电化学热耦合模型 产热 低温特性 电压反弹

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基于电化学-热耦合模型的21700型锂离子电池充放电过程热行为分析 被引量：7

7

作者 徐文军 胡芃 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期645-653,共9页

锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、输出功率大、可承受较宽充放电倍率等特点,已成为电动汽车领域电池开发的研究热点.锂离子电池在循环过程中的热行为对其性能、循环寿命和安全性有着较大的影响.本文基于21700圆柱形锂离子电池建立... 锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、输出功率大、可承受较宽充放电倍率等特点,已成为电动汽车领域电池开发的研究热点.锂离子电池在循环过程中的热行为对其性能、循环寿命和安全性有着较大的影响.本文基于21700圆柱形锂离子电池建立电化学-热耦合模型,并通过实验验证模型的精确性.分析了充电过程中的热行为,包含温度和产热分布.结果表明,充电过程中的温升主要受恒流充电过程的影响,电池平均温度和总产热均呈先上升后下降的趋势,且电池不可逆热占比高于可逆热.通过对比充放电过程的温度分布和产热变化可知,恒流充电过程中的产热和温度均大于恒流放电过程,充电过程具有温度提升时间短、变化速度快、产热峰值高等特点. 展开更多

关键词 锂离子电池 热行为 电化学-热耦合模型 充放电循环

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基于电化学-热耦合模型的电池低温脉冲加热 被引量：5

8

作者 张冬冬 文华 欧阳宏伟 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3957-3964,共8页

低温环境下,锂离子电池性能下降,充放电困难,严重影响了电动汽车的使用。采用脉冲加热方法是一种解决该问题的有效策略。本工作采用三元锂离子电池,通过对比放电电压曲线和温升曲线的实验值和模拟值建立电化学热耦合模型,仿真分析脉冲... 低温环境下,锂离子电池性能下降,充放电困难,严重影响了电动汽车的使用。采用脉冲加热方法是一种解决该问题的有效策略。本工作采用三元锂离子电池,通过对比放电电压曲线和温升曲线的实验值和模拟值建立电化学热耦合模型,仿真分析脉冲加热下锂离子电池的电化学和热特性,研究不同脉冲振幅和环境温度下的产热分布。结果表明,在环境温度为-8℃时,4 C脉冲加热电池的温升是2 C脉冲加热的2.25倍。欧姆热和极化热决定着总产热量的大小。环境温度越低,锂离子电池的极化越严重,但随着脉冲的进行,极化有所平缓。大脉冲电流和较低温度下的脉冲加热有更大的温升速率。脉冲加热后电池表面最高温度在几何中心偏下的位置,且最大温差不超过2℃,具有良好的温度均匀性。 展开更多

关键词 锂离子电池 低温性能 脉冲加热 电化学-热耦合模型 温度分布

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基于电化学-热耦合的4680电池模拟研究 被引量：1

9

作者 王晓萌 丁飞 +1 位作者 杨晓光 张睿 《电源技术》 CAS 北大核心 2023年第12期1567-1573,共7页

针对特斯拉4680电池,通过建立动态响应参数的电化学热耦合模型,研究其在不同倍率、不同环境温度下的热特性,并进一步分析电池内部的产热机理。研究发现高放电倍率和低温环境加剧了电池内部的温度不均匀性;高倍率放电下,集流体的欧姆产... 针对特斯拉4680电池,通过建立动态响应参数的电化学热耦合模型,研究其在不同倍率、不同环境温度下的热特性,并进一步分析电池内部的产热机理。研究发现高放电倍率和低温环境加剧了电池内部的温度不均匀性;高倍率放电下,集流体的欧姆产热占有绝对优势,而4680电池全极耳的设计,则有效改善了传统极耳情况下集流体产热过大的问题,降低了电池的内外温差。该研究对评价锂离子电池的热特性及电池组热管理系统的设计具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 锂离子电池 4680电池 电化学热耦合模型 热特性

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功率型锂离子电池的热特性分析与优化

10

作者 董晨晖 杨斌 +4 位作者 乔志军 温浩伟 乔乐帅 陆雨晗 阮殿波 《电工电能新技术》 北大核心 2025年第4期60-69,共10页

为探究功率型锂离子电池结构设计对内部产热的影响,本文以超快充锂离子软包电池(正极为622型镍钴锰酸锂,负极为软/硬碳复合材料)为研究对象,建立了电池单体的三维电化学-热耦合模型,揭示了不同极耳位置、长宽比大小对电池热特性的影响,... 为探究功率型锂离子电池结构设计对内部产热的影响,本文以超快充锂离子软包电池(正极为622型镍钴锰酸锂,负极为软/硬碳复合材料)为研究对象,建立了电池单体的三维电化学-热耦合模型,揭示了不同极耳位置、长宽比大小对电池热特性的影响,并基于最优结构方案进行尺寸优化。结果表明:当正、负极片的长宽比大于2.62,极耳同侧分布时具有更低的热效应;在不同长宽比下,正、负极耳关于电芯域中心对称时电池温度的均匀性更好。 展开更多

关键词 功率型锂离子电池 结构优化 电化学热耦合模型 产热特性

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热失控状态气液两相的锂离子电池建模及修正方法研究 被引量：3

11

作者 廖世勇 吴浩 +1 位作者 吴胜利 邢文婷 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2024年第1期255-263,共9页

锂离子电池在应用过程中因滥用而发生热失控现象,导致电池内部产生大量气体,传统的固液两相模型难以准确描述热失控机理。针对以上问题,以18650电池组为研究对象,构建气液两相的锂离子电池模组的电化学-热耦合模型,研究了热失控气体对... 锂离子电池在应用过程中因滥用而发生热失控现象,导致电池内部产生大量气体,传统的固液两相模型难以准确描述热失控机理。针对以上问题,以18650电池组为研究对象,构建气液两相的锂离子电池模组的电化学-热耦合模型,研究了热失控气体对锂离子电池内部应力、温度、电解液浓度的影响规律,同时利用COMSOL Multiphysics 5.5软件进行了有效性验证和理论模型修正。研究结果表明,锂离子电池热失控气体对电池内部应力、温度、电解液浓度有着明显的正反馈影响规律。内部应力的理论修正值与仿真值峰值均在相近时刻出现,且误差为0.04 MPa,计算精确率提高了80%。电池内部温度到60℃左右时发生热失控,产生的热失控气体在内部温度升高到160℃时被点燃,640 s时达到最高仿真温度,修正温度分别为177、172℃,热失控气体产生的热点现象是影响电池包内部的温度分布不均的主要原因。电解液浓度理论修正值和仿真值从1 200 mol/m3同步下降至837 mol/m3,形成气液两相流,电解液与电极材料反应和分解造成了电解液浓度降低。 展开更多

关键词 锂离子电池 热失控气体 电化学-热耦合模型 理论修正 正反馈

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锂离子电池的热效应分析 被引量：9

12

作者 刘巧云 贝新卫 +1 位作者 刘晓敏 杨晖 《南京工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第1期18-26,共9页

以26650型圆柱形磷酸铁锂离子电池为原型,建立电化学热耦合模型。研究放电倍率对电池热行为的影响。结果表明:低倍率下电池处于吸热状态,电池内部温度反而低于外部;高倍率下电池一直是放热状态,内部温度一直高于外部。为了控制高倍率放... 以26650型圆柱形磷酸铁锂离子电池为原型,建立电化学热耦合模型。研究放电倍率对电池热行为的影响。结果表明:低倍率下电池处于吸热状态,电池内部温度反而低于外部;高倍率下电池一直是放热状态,内部温度一直高于外部。为了控制高倍率放电过程中电池模块的温度,比较讨论风冷散热和相变材料散热系统,最终发现具有0.01 m/s的微胶囊型相变材料散热系统降温效果最为显著,电池模块温度被控制在50℃以下。 展开更多

关键词 锂离子电池 电化学热耦合模型 散热系统 热效应 相变材料

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恒功率放电下锂离子电池的产热特性 被引量：2

13

作者 甘云华 谭梅鲜 +3 位作者 梁嘉林 罗燕来 王建钦 何林峰 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1-8,共8页

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... 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。 展开更多

关键词 锂离子电池 恒功率放电 产热特性 电化学-热耦合模型 放电功率

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18650三元锂离子电池的放电热特性 被引量：3

14

作者 冯燕 郑莉莉 +3 位作者 戴作强 王栋 贾隆舟 尹涛 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期319-325,共7页

通过某18650型NCM锂离子电池在恒温箱温度为40℃、25℃时的0.5 C、1 C、2 C放电倍率实验与0℃、-25℃时0.5 C倍率的放电实验,得到不同温度与放电倍率下电池的电压与温度曲线,并验证电化学-热耦合模型的可靠性,在25℃时模型精确度最高,... 通过某18650型NCM锂离子电池在恒温箱温度为40℃、25℃时的0.5 C、1 C、2 C放电倍率实验与0℃、-25℃时0.5 C倍率的放电实验,得到不同温度与放电倍率下电池的电压与温度曲线,并验证电化学-热耦合模型的可靠性,在25℃时模型精确度最高,电压误差为0.07 V,温度误差为0.8℃,-25℃时精确度最低,电压误差为0.6 V,温度误差为1.5℃。借助模型进行25℃时电池的电极产热分析,并模拟25℃温度条件下2 C放电时的温度场分布,放电结束时电池正负极极耳处温度最高,具体数值为34.8℃,与气流正对的电池表面的温度最低,数值为34℃,在气流后侧距电池中心50 mm处的模型边界处受电池产热与气流的影响温度上升4℃。 展开更多

关键词 锂离子电池 电化学-热耦合模型 放电倍率 温度

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方型锂电池模组热特性实验与仿真研究 被引量：4

15

作者 陈万宇 毛征宇 +3 位作者 常利军 张焱 任桐 蔡志华 《重庆理工大学学报（自然科学）》 北大核心 2023年第7期184-191,共8页

为使锂电池高效可靠运行,对锂电池单体和模组在不同倍率放电下的热特性进行研究。基于一维产热模型和三维传热模型,建立了锂电池电化学-热耦合模型。将仿真与实验测量的电压和平均温度进行对比,验证了模型的有效性,并从产热角度分析了... 为使锂电池高效可靠运行,对锂电池单体和模组在不同倍率放电下的热特性进行研究。基于一维产热模型和三维传热模型,建立了锂电池电化学-热耦合模型。将仿真与实验测量的电压和平均温度进行对比,验证了模型的有效性,并从产热角度分析了电池温度的变化规律。此外,从连接铝排和正负极柱是否产热,探究了它们对电池模组温度场分布的影响。结果表明:放电倍率越大,电池表面温升越快。在低倍率放电下,可逆热是影响电池表面温度变化的主要因素。铝排和正负极柱产热对电池模组峰值温度和位置有较大影响,但对其最低温度以及位置几乎没有影响。当放电倍率为2 C时,峰值温差达到6.5℃。 展开更多

关键词 方型锂电池 电化学-热耦合模型 热特性 温度场

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连接方式对电池模块一致性与产热影响 被引量：1

16

作者 丁昌明 文华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期174-181,共8页

为了研究锂离子电池成组使用时遇到的不一致性和温度不均的问题,基于电化学-热耦合模型,以8块软包电池为例,通过多种串并联方式建立不同的电路模块,分析在1C和0.5C放电过程中电池的温度特征和不一致性。结果表明:电池模块的均温性和一... 为了研究锂离子电池成组使用时遇到的不一致性和温度不均的问题,基于电化学-热耦合模型,以8块软包电池为例,通过多种串并联方式建立不同的电路模块,分析在1C和0.5C放电过程中电池的温度特征和不一致性。结果表明:电池模块的均温性和一致性与放电倍率有关。不管是先串后并还是先并后串,并联支路的增加或者是串联单元数量的减少都会使电池模块的平均温升和最大温差降低,还会影响温升速率和放电结束时的电压。并联支路数相同时,先串后并模块的一致性要比先并后串好。对于先并后串的模块,其并联支路中串联电池的数量越多,放电过程中电池之间的一致性越差。对于先串后并的模块,其并联的支路数越多,电池的一致性越差。 展开更多

关键词 电池模组 不一致性 电化学-热耦合模型 串并联 放电

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18650磷酸铁锂电池不同放电倍率下产热机理研究 被引量：6

17

作者 李悦 李天奇 +2 位作者 秦建华 金泰 潘崇超 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第8期1001-1004,共4页

利用多物理场耦合软件COMSOL-Multiphisics建立了二维轴对称电化学-热耦合模型。探究了不同倍率放电下18650磷酸铁锂电池电极区域和隔膜区域的产热情况,并根据不同区域的热量积累,进一步分析了放电倍率的增加对反应热、欧姆热以及极化... 利用多物理场耦合软件COMSOL-Multiphisics建立了二维轴对称电化学-热耦合模型。探究了不同倍率放电下18650磷酸铁锂电池电极区域和隔膜区域的产热情况,并根据不同区域的热量积累,进一步分析了放电倍率的增加对反应热、欧姆热以及极化热等不同类型产热的影响。结果表明:随着放电倍率的增加,产热区域主要以正极产热和隔膜产热为主,产热类型主要以欧姆热为主,3 C放电时欧姆热占总产热的72.43%,反应热和极化热相对占比较小。 展开更多

关键词 磷酸铁锂电池 产热 电化学-热耦合模型 温度分布

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锂离子电池恒流充电的温度及产热特性分析 被引量：6

18

作者 李天奇 李悦 潘崇超 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第7期872-876,共5页

基于COMSOL-Multiphisics仿真软件,考虑电池表面辐射换热,建立18650磷酸铁锂电池的准二维电化学-热耦合模型,搭建充电测试平台验证模型准确性,研究不同充电倍率下锂离子电池的温度特性,重点分析不同类型产热占比、不同区域产热占比、正... 基于COMSOL-Multiphisics仿真软件,考虑电池表面辐射换热,建立18650磷酸铁锂电池的准二维电化学-热耦合模型,搭建充电测试平台验证模型准确性,研究不同充电倍率下锂离子电池的温度特性,重点分析不同类型产热占比、不同区域产热占比、正极产热和负极产热情况。结果表明:随着充电倍率的增加,电池表面平均温度显著升高,电池内部温度不均匀性加大。在充电过程中,随着充电倍率的增加,反应热占比减小,极化热和欧姆热占比增加。负极区域产热占主导地位且以反应热为主要来源,正极区域产热则以极化热为主。 展开更多

关键词 锂离子电池 电化学-热耦合模型 产热分析

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三元锂离子电池多目标热优化

19

作者 丁昌明 文华 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第6期1961-1968,共8页

锂离子电池的产热对其安全性和寿命有很重要的影响。本文基于COMSOL Multiphysics平台,针对51 A·h三元软包层叠式锂离子电池,提出了其与电极对耦合的三维电化学-热耦合有限元分析模型,结合响应面法研究正极厚度、极板宽度、正极极... 锂离子电池的产热对其安全性和寿命有很重要的影响。本文基于COMSOL Multiphysics平台,针对51 A·h三元软包层叠式锂离子电池,提出了其与电极对耦合的三维电化学-热耦合有限元分析模型,结合响应面法研究正极厚度、极板宽度、正极极耳厚度、正极极耳宽度、负极极耳厚度、负极极耳宽度6个设计参数对温度场的影响,通过线性加权组合法和随机梯度下降法,求得降低电池平均温升和最大温差的最优方案。结果表明,正极厚度对温度场影响较大,与温升正相关,但是厚度小到一定程度后影响减弱。极板宽度与极耳尺寸的增加能降低放电末期电池的温升;其数值在一定范围内时,电池的最大温差达到最小值。这套优化方案误差小于2.68%,平均温升降低2.93℃,最大温差降低0.596℃,有助于提高电池的安全性和寿命,为其他电池的多目标热优化提供了参考。 展开更多

关键词 锂离子电池 电化学-热耦合模型 响应面法 热分析 多目标优化

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锂离子电池极片层数对热积累效应的影响

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作者 彭文 杨刘倩 朱振东 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第5期1497-1504,共8页

锂离子电池的极片为电芯最重要的组成部分,极片层数增加会提升电池的容量,但同时也造成内部的产热积累以及外部的散热受阻,最终对电池的安全性造成威胁。因此,本文以10 A·h的磷酸铁锂电池为研究对象,首先建立了一种三维分层的电化... 锂离子电池的极片为电芯最重要的组成部分,极片层数增加会提升电池的容量,但同时也造成内部的产热积累以及外部的散热受阻,最终对电池的安全性造成威胁。因此,本文以10 A·h的磷酸铁锂电池为研究对象,首先建立了一种三维分层的电化学-热耦合模型,理论分析了极片层数对热积累效应的影响,之后通过温度分布验证了本模型的精确性,最后分析了极片层数对锂离子电池温度分布的影响,以及在倍率和极片层数的综合考量下锂离子电池的热积累效应,给出了锂离子电池极片层数的设计依据。结果表明随着极片层数的增加,电池内部热积累效应增强,导致电池温度升高,并且在垂直于极片方向上存在一定的温度梯度;在高倍率以及极片层数较大时,极耳温度高于电芯温度,高温逐渐向极耳区域集中,极耳部位的散热需着重考虑;此外随着倍率的增大,电池的温差也明显增大,当倍率从3 C增大到10 C时,温差增大了约11.2倍。因此如果对电池执行快充和快放的策略,那么电池的极片层数则不宜太高,以避免电池温差过大造成内部热-电化学性质的不均匀分布,最终导致局部高温或容量衰减。 展开更多

关键词 锂离子电池 极片层数 热积累效应 电化学-热耦合模型 温度分布

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