锂离子电池温度变化热模拟研究(2)

锂离子电池温度变化热模拟研究

其中，

（5）

正极/电解液的分解反应速率：

（6）

电解液的分解反应速率：

（7）

423K温度下，电池发生了自放热反应，但是由于电池和外界的热量传递，自放热反应产生的热量只是把电池温度升高，而不能引发电池的热失控反应；当热箱温度升高到428K时，由于电池自放热速率的加快，使电池内部热量积累速度加快，电当热箱温度上池的温度不断升高，最终出现了电池的热失控。升到433K时，电池的自放热速率更快，热积累速度也更快，电池的热失控也更快出现。

Ai为各电池材料分解反应的指前因子，s－1；Eai为各电池式中：

J/mol。文中所涉及的各电池材材料分解反应的反应活化能，料参数均在表1中列出。

图２不同热箱温度时锂离子电池的温度变化曲线图

Ｆｉｇ．２Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｃｕｒｖｅｓｏｆｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｃｅｌｌｓａｔ

ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｖｅｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ

２．１．２热交换系数

锂离子电池自放热反应产生的热量和速率由电池材料本身的性质决定，而电池内部热量的积累状况还必须考虑电池和外界的热量传递，热交换的效率直接影响电池热量的积累。图3给出了423K热箱温度下，电池和外界的热交换系数对电池温度的影响。当热交换系数增大时，开始阶段外部热量向电池内部的传递加快，电池温度上升的速率增加，到达热箱温度所用的时间变短，但是电池自放热产生的热量也迅速地传递到外界，减少了电池内部热量的积累，抑制或减少了电池温度的升高，使电池更难进入热失控状态；反之，热交换系数减

２结果与讨论

２．１热箱实验

锂离子电池在热箱实验中的热稳定性可以直接反映电池的安全性，通过锂离子电池的热模拟可以研究各种因素对电池热行为的影响。２．１．１热箱温度

图1给出了设定模拟的锂离子电池在423K热箱实验到达446K时的温度分布图。图2给出了不同热箱温度时锂离子电池温度的变化。可以看出对于设定的锂离子电池在２０１０．１Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．１

图３热交换系数对锂离子电池温度变化的影响

Ｆｉｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｏｆｈｅａｔ－ｅｘｃｈａｎｇｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

ｏｆｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｃｅｌｌｓ

４２