基于多尺度锂离子电池电化学及热行为仿真实验研究

• 作者: 张志超 张洪生 戴作强 杜光超 郑莉莉
• 来源期刊: 储能科学与技术
• 学科: 工学
• 关键词: 锂离子电池 三维电化学-热耦合 电化学行为 热特性
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 所属期刊栏目: 储能系统与工程
• 页码范围: 124-130
• 页数: 7页
• 分类号: TM912
• 字数: 4272字
• 语种: 中文
• DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2019-0185

摘要

层叠式锂离子电池由许多相同的电极对单元叠加组成,每个电极对内部的物理化学特性对电池性能有着重要影响,然而,这些性质很难通过实验来测量.本文通过耦合质量、电荷、能量和电化学动力学方程,提出了一种三维电化学-热耦合模型,利用该模型,研究了层叠式锂离子电池内部电化学行为及热特性的时空分布.仿真结果表明,在放电过程中,极耳与极板连接区域电位分布与电流密度分布都存在明显的分布梯度,且在正极极耳处电流密度值最大,温升最高,放电结束时温升达到最大值8℃.电池不同位置的温升速率不同,放电前期,靠近极耳区域的温升速率较大,远离极耳处温升速率较小;随着放电过程的深入,远离极耳处的温升速率有增大趋势.本文建立的模型能够准确预测锂离子电池内部的电化学行为及温度场分布,为后续对电池的结构优化及热管理提供相关依据.