圆柱形锂离子动力电池放电过程电化学与传热特性研究[1]

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1、第33卷第32期中国电机工程学报Vol.33No.32Nov.15,2013542013年11月15日ProceedingsoftheCSEE©2013Chin.Soc.forElec.Eng.文章编号：0258-8013(2013)32-0054-08中图分类号：TM911文献标志码：A学科分类号：470⋅40圆柱形锂离子动力电池放电过程电化学与传热特性研究徐蒙，张竹茜，贾力，杨立新(北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京市海淀区100044)StudyonElectrochemicalandHeatTransferCharacteristics

2、ofCylindricalLithium-ionPowerBatteryDuringDischargeCycleXUMeng,ZHANGZhuqian,JIALi,YANGLixin(SchoolofMechanicalandElectronicControlEngineering,BeijingJiaotongUniversity,HaidianDistrict,Beijing100044,China)ABSTRACT:Theheatgenerationinacellhasastrong关键词：电动汽车；锂离子动力电池；电化学−热耦合模型；infl

3、uenceonperformanceandsafeoperationofLithium-ion热特性powerbattery.Tostudythetemperaturedistributionandheat0引言generationrateofabasicLiFePO4lithiumionbatteryatvariousgalvanostaticdischargerates,anelectro-thermal电动汽车动力电池包的热管理技术是制约电mathematicalmodelwasdevelopedwherethemass,charge,动汽车发

4、展的关键技术。锂离子动力电池因其高能andthermaltransportprocesseswereconsidered,aswellasthe量密度、高功率输出等优点，目前普遍用作电动汽electrochemicalreactionphenomena.Thethermal[1]车的动力电源。但是，大功率锂离子电池在充放characteristicspredictedbythemodelagreedwellwiththe电过程中会产生热效应，电化学热和欧姆热是电池experimentaldata.Theresultsindicatethatthere

5、versibleheat产热的主要来源，大量热量在电池包的狭小空间内hasalargerproportionoftotalheatgenerationunderalowerdischargerate,whiletheohmicheatisdominantunderahigher累积易引发热失控；同时，由于几何因素引起的散dischargerate.Abatterythermalmanagementsystemis热不均，会使电池单体间存在温差不均衡或性能不necessaryunderhighdischargerateduetothehigher匹配，

6、从而过早达到使用寿命。电池不是热的良导temperaturerise.体，仅根据表面温度分布难以预测电池内部温度KEYWORDS:electricvehicle;lithium-ionpowerbattery;场。通过对锂离子电池在放电过程中的生热机制，electro-thermalmodel;thermalcharacteristics进行电化学与热力学分析，建立电池生热与传热的合理数学描述，可以较准确地预测锂离子电池放电摘要：锂离子动力电池放电过程中的内部产热对电池性能和安全运行有重要影响。该文通过对磷酸铁锂动力电池建立一过程中，电化学性能和传热

7、特性随运行工况的变化个涉及质量守恒、电荷守恒和能量守恒，并伴有电化学反应规律，为研发高性能的锂离子动力电池热管理系统过程的电化学-热耦合模型，研究电池恒流放电过程的温度提供参考依据。场和生热速率，并通过实验验证了模型的合理性。结果表明，近年来，描述锂离子电池电化学与传热特性的低倍率放电时，可逆生热速率在总生热速率中所占份额较模型主要分为以下2类：1）电化学模型[2-3]，是基大；而高倍率放电时，欧姆热生热速率占绝对优势。大电流于电化学反应组分守恒和电荷守恒的数学模型，主放电时，产热速率高，有必要使用电池热管理系统。要用于计算电池内部活性电极中的电化学

8、反应及[4-6,7-9]基金项目：国家自然科学基金(50976011)；中央高校基本科研业务电化学特性参数；