【锂电池热特性研究5200字】

11.1锂电池的结构以及工作原理 11.1.1锂电池的内部结构 1 31.2锂离子电池的产热机理 31.3温度对锂离子动力电池性能的影响 51.3.1温度对锂离子电池内阻的影响 5 5 6 91.1锂电池的结构以及工作原理对圆柱形锂离子电池进行研究。图2-1给出了圆柱形锂离子电池的结构示意图。保护阀(安全阀)保护阀(安全阀)隔膜板绝缘板负极引线负极(碳材料)绝缘板C元件成，除此之外还有保护阀、垫片、排气孔、绝缘板以及性能参数上会有较大差异，表2-1给出了几种常见锂离子电池的性能参数。表2-1几种常见锂离子电池性能参数的对比料标称电压(V)耐过冲耐耐热稳定性好好好差一般好好安全性差差好一般好差差好好高低一般低1.1.2锂电池的工作原理Q,为电化学反应热，即电池内部的锂离子不断的脱离、嵌入正负极材料时的电化学反应热为正，表示放热。化学反应热Q,的计算公式如下：为充放电过程中的电流值，单位A;M为摩尔质量，单位g/mol;F为法拉第常Q,为焦耳热，是电流流过锂离子电池内部材料的欧姆内阻时所产生的，这Q,为极化热，是由于锂离子电池在充放电过程中极化反应所产生的热量，其值R,=R-R,,R为锂离子电Q,为锂离子电池的副反应热，其主要发生在电池材料分解、以及电解质发1.3温度对锂离子动力电池性能的影响1.3.1温度对锂离子电池内阻的影响化而变化。重庆大学李涛16在不同的环境温度下对磷酸得到了磷酸铁锂电池的总内阻随SOC的变化规律，实验结果如图2-2所示；同的锂离子电池其总内阻随SOC的变化规律，实验结果如图2-3所示。从图2-2中可以看出，锂离子电池的总内阻随着环境温度的升高而降低；当且明显低于电池在0℃放电时的内阻。当环境温度相同，且SOC处于0-0.2的区间内，电池内阻会随SOC的增大而快速下降；当SOC大于0.2时，电池内阻的从图2-3中可知，在锂离子电池放电过程中，当SOC大于0.2时，不同放电倍率下的电池内阻均处于2mΩ到3.5mΩ(这为什么是图片格式)之间；同时也可以发现，当SOC一定时，在放电过程中，电池内阻随着放电倍率的增大而减1.3.2温度对锂离子电池温熵系数的影响根据2.2节中提到的Bernadi模型可知，温熵系数dE。/dt是求解锂离子电池生成热的重要参数。在电池放电过程中，温熵系数主要受SOC和环境温度的影5℃到25℃25℃到45℃四条温熵系数曲线都呈现先上升后下降的趋势，并且逐步回到0附近，但在整个所以为了在精度允许的情况下减少计算量并且提高CFD仿真效果，对电池的产(1)电池主要发热区域为其内部的卷绕结构，因为卷绕的层数很多且每一(3)不考虑锂离子电池体内部电流与温度分布的不均匀性所带来的物性简化后电池具体结构示意图如图2-5所示：种，1)随着其内部发热，单体内部往电池体表面的热传递过程中被电池体自身所吸收的部分热量；2)从电池体表面向周围环境空间，以热辐射、热对流等途递的过程中被电池自身吸收的部分热量；Q₂为从电池体表面向周围环境空间，热传导电池在轴向、径向以及切向上的热传导方程。再根据三流密度，进而获得单位时间内流入微元体drdφdz的净热流量，最后结合能量守式(2-11)分别为微元体drdφdz在三个不同方向上的净热流量；式(2-12)则为锂离子电池在该圆柱坐标系下的能量守恒方程；其中，λ,λ,λ2分别对个电池组内只体现为电池体向四周电池箱体内壁的辐射传热。根据为K。系可以通过牛顿冷却公式来进行表示，如公式(2-14)所示：式中，h为表面传热系数，单位是W/(m²·K);A为冷却流体与散热壁面的细节如式(2-15)所示：对式(2-15)分析可知，同时存在着多种因素影响对流换热系数。当边界层其粘度越大，生成的边界层越厚，进而导致对流换热系数h的减小，不利于换热变化也会对对流换热系数h产生影响，而冷却流体的温度又由其自身物性与冷却王腾18通过搭设实验台架，对锂离子电池的温实验器材包含着，一节IFR38120磷酸铁锂电池，电池充电器、温度采样装工况下电池的具体温升则是通过在实验过程与锂离子电池单体直接相接触的热具体的实验台架如图2-6所示。