锂离子蓄电池温度场仿真分析.pdf

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1、锂离子蓄电池温度场仿真分析张凤涛，胡欲立，温杰，唐凡(西北工业大学航海学院，陕西西安710072)摘要：近年来，锂离子蓄电池得到了飞速发展和广泛应用。但是，锂离子蓄电池使用时的发热问题不仅会严重影响锂离子蓄电池的性能和寿命，而且存在安全隐患。因此提出利用有限元软件Ansysl0．0对ICR65／400型锂离子蓄电池在其工作时温度场的分布情况进行仿真分析。并讨论了不同的放电速率和表面传热系数对锂离子蓄电池内部温度场分布的影响。结果显示，不同的放电电流和表面传热系数对电池内部温度的分布有着明显的影响。关键词：锂离子蓄电池；放电速率；温度场；仿真中图分

2、类号：TM912文献标识码：A文章编号：1002—087X(2014)02-0241-04Simulationofli—ionbattery’StemperaturefieldZHANGFeng-tao，HUYu—li，WENJie，TANGFan(CollegeofMarineEngineering,NorthwesternPolyteclmicalUniversity,Xi'anShanxi710072,C强a)Abstract：Lithiumbakerywasdevelopedrapidlyandappliedwidely．Thepedor

3、manceandlongevityofIithiumbakeryweredeeplyinfluencedbytheproblemofheatgeneration，andthesafetyproblemswereappeared．ByusingthesoftwareAnsysl0．0．thetemperaturefieldequalityforICR65／400Li—ionbatferywasanalyzedandsimulated，andthefactorsafectingthetemperaturelineswithtimeandthetemp

4、eraturefieldofLi-ionbatferyincludingdischargerateandconvectioncoeficientwerediscussed．TheresultindicatesthatthetemperaturefieldequalityoflCR65／40OLi-ionba~ewiSinfluencedobviouslybythedischargerateandconvectioncoeficient．Keywords：Li-ionba【neⅣ：dischargerate：temperaturefield；sim

5、ulation锂离子蓄电池近年来得到了飞速的发展，并已经被广泛地了放电速率和表面传热系数对电池温度的影响。应用于航空、航天、航海等诸多领域。自上世纪70年代以来，很1模型建立多学者都致力于锂离子蓄电池的研究：LongCai、Ralphd等人1．1简化假设通过正交分解的方法研究了锂离子蓄电池的电化学行为Ⅲ；为了建立电池的仿真模型，对电池的温度场进行仿真分KarthikeyanKumaresan等人通过实验与仿真的方法研究了不析，作出了以下简化假设：(1)由于电池内部电解液的流动性很同放电速率时锂离子蓄电池内部温度变化情况嘲；VenkatSrini．

6、差，因此电池内部的对流换热可以忽略不计；(2)电池内部辐射vasan和C．Y．Wang分析了锂离子蓄电池的电化学行为与热行对散热的影响非常小，因此可以忽略不计；(3)电池内部的各种为之间的关系嘲；锂离子蓄电池放电时，由于内阻发热、极化放材料是各向同性的，因此电池内部的温度只在径向上变化，在热、化学反应热等产生大量热量，导致电池内部温度快速升高。其他方向上不变化；(4)热量在电池内部是均匀产生的；(5)电池若锂离子蓄电池内部温度过高，在短时间之内不能迅速传播到散热边界条件只考虑对流换热。外界，会引起电池内部的各种反应，包括SEI膜分解反应、嵌锂1．

7、2生成热的确定碳(Li．C6)与电解液的反应、嵌锂碳与粘结剂的反应、电解液分解锂离子蓄电池放电时，其内部热量主要由以下三部分组反应，以及正极材料的分解反应。这些反应的发生不但减短电成：(1)由内阻产生的热量(欧姆热)；(2)极化反应放出的热量(不池的寿命，而且电池内部热量积聚到一定程度还可能引起爆可逆热量)；(3)内部化学反应放出的热量(可逆热量)。D．炸。因此，为了更好地对锂离子蓄电池的热量进行管理以及对Bemardi、J．Newman等人认为电池内部热量是均匀产生的【5_，锂离子蓄电池系统进行维护与使用，有必要对锂离子蓄电池放电池内部生成的热

8、量可由下面的公式来确定：电时的温度场进行分析，了解电池内部的温度场的分布以及电dF池内部的最高温度。本文利用Ansys10．0软件对IC