鋰離子電池放電循環的發熱特性研討

鋰離子電池發熱特性的研討關于開展電池熱辦理體系具有首要意義.這篇文章選用數值辦法 對鋰電池放電進程中的微觀發熱特性進行了研討,并對鋰電池放電循環進程中固體電解質(SEI)膜和歐姆熱的改變規則進行了剖析,研討結果 標明:鋰電池以高倍率(>5C)放電時,SEI膜發生的熱量是鋰電池發熱的首要部分;跟著放電循環的進行,鋰電池負極顆粒外表SEI膜以線性規則增厚,致使電池SEI膜電阻不斷增大;鋰電池放電環境溫度越高,鋰電池負極SEI膜增厚越快,容量闌珊越快。

鋰離子電池具有較高的比能量、放電電壓和較好的循環壽數等長處， 被認為是純電動汽車（EV) 和混合電動汽車（HEV) 的最好儲能設備之一。熱辦理體系是確保大功率鋰電池組安全運行的核心技能之一， 溫度太高會致使鋰電池面體電解質（SEI)膜的損壞， 然后縮短電池循環壽數， 并也許致使電池爆破等安全疑問。因此， 研討雜亂工況條件下鋰電池作業的熱特性是開發電池熱控技能的根底， 關于開展動力電池熱辦理體系具有首要的科學指導意義。

現在， 關于鋰電池發熱特性的研討， 首要選用數值模仿和試驗剖析。在等Doyle提出的電化學模型和等bernardi提出的電池能量方程的根底上， 國內外專家已經開展了多個鋰電池熱電耦合模型， 如選用熱電耦合模型核算了鋰池在不一樣溫度下的放電特性， 并且剖析了與溫度有關的參數對鋰電池放電特性的影響。

和選用熱電耦合模型對卷繞式鋰離子電池的溫度進行了核算， 并對其內部不一樣熱源的發熱量進行了詳細剖析。j.vazquez-arenas等選用熱電耦合模型對方形鋰離子電池進行了模仿， 研討了電池溫度對其放電特性和鋰離子濃度散布的影響， 并對電池內部不一樣熱源的發熱量進行了定量剖析。現在大多數文獻有關鋰電池熱特性的研討均選用熱電耦合模型， 但很少思考到鋰電池的容量闌珊疑問。鋰電池在充放電循環進程中， 負極膜會因為的堆積逐步增厚致使鋰電池內阻增大， 然后會致使鋰電池發熱率的顯著添加。等在鋰電池的熱電耦合模型中思考了循環闌珊疑問， 剖析了溫度對鋰電池容量闌珊的影響， 可是其對鋰電池的容量闌珊進程選用由試驗數據擬合函數， 樹立的模型和研討結果僅適用于其研討的特定鋰電池， 缺少通用性。等提出了包含鋰電池容量闌珊進程的熱電耦合模型， 但其選用的正極活性物質的溶解僅在鋰錳電池中較為顯著， 不適用于鈷酸鋰和鐵鋰電池， 并且該研討未給出鋰電池循環進程中的熱量改變特性。

這篇文章將一起思考鋰電池循環進程中的放電特性、熱量特性和闌珊進程， 對鋰電池在充放電循環進程中的熱量構成和熱量改變特性進行數值研討。

這篇文章使用裡電池的熱電稱合模型， 并思考了電池循環闌珊進程中SEI膜的改變對電池發生熱量的影響， 詳細剖析了鋰電池在循環進程中的熱量改變及溫度對鋰電池壽數的影響， 得出如下結論：

1、在鋰電池的高倍率（>5C）放電進程中，SEI膜發生的熱量是鋰電池發熱量的首要構成部分， 占總熱量的比率將超越14%；

2、跟著放電循環的進行， 鋰電池負極SEI膜將逐步增厚， 且放電環境溫度越高，SEI 膜增長越快，容量闌珊越快；

3、SEI膜的厚度和電阻隨放電循環次數的增大近似呈線性增大；

4、鋰電池放電進程中的SEI膜發生的熱量和溫升將隨放電循環次數的添加而逐步增大。