鋰離子電池是電動汽車動力輸出的主要能量來源,其性能及壽命與其工作溫度密切相關(guān)。掌握鋰離子電池產(chǎn)熱行為,有效地制定熱管理措施,才能及時把熱量散出,確保鋰離子電池工作安全,不會因過熱引發(fā)燃燒甚至爆炸現(xiàn)象。由于鋰離子電池的產(chǎn)熱行為與其電化學(xué)行為密切相關(guān)。因此,本文針對東莞新能源科技有限公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池,深入研究其放電過程中各種電化學(xué)參量與產(chǎn)熱量的變化規(guī)律,以期為磷酸鐵鋰電池結(jié)構(gòu)設(shè)計以及以其為單元構(gòu)建的電池組散熱設(shè)計提供指導(dǎo)。借助COMSOL Multiphysics軟件平臺開發(fā)可全面考慮電子歐姆熱、離子歐姆熱、離子遷移熱、不可逆電化學(xué)反應(yīng)熱、可逆熵?zé)�、膜電阻熱以及接觸電阻熱的磷酸鐵鋰電池一維電化學(xué)-熱全耦合模型,并結(jié)合文獻(xiàn)和實驗測試結(jié)果校準(zhǔn)、驗證和完善所開發(fā)的數(shù)值模型,發(fā)現(xiàn)本文所開發(fā)的數(shù)值模型較文獻(xiàn)結(jié)果更加接近實驗測試結(jié)果。然后,利用完善后的數(shù)值模型探討了不同放電倍率下磷酸鐵鋰電池放電過程中其內(nèi)部各種電化學(xué)參量與產(chǎn)熱量的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)該模型可較好地預(yù)測放電過程中磷酸鐵鋰電池內(nèi)部固相電勢、電解液電勢、電解液中Li+濃度、固體活性物顆粒內(nèi)部平均Li濃度以及傳輸流密度等電化學(xué)參量以及電子歐姆熱、離子歐姆熱、離子遷移熱、可逆熵?zé)�、不可逆電化學(xué)反應(yīng)熱以及膜電阻熱等沿著電池厚度方向上的變化規(guī)律。然而,磷酸鐵鋰電池一維電化學(xué)—熱全耦合模型忽略了極耳以及電池內(nèi)部各種電化學(xué)和產(chǎn)熱量沿著電池寬度和高度方向的變化,這與實際存在較大的差距。為此,本文在磷酸鐵鋰電池一維電化學(xué)-熱全耦合模型的基礎(chǔ)上,借助COMSOL Multiphysics軟件平臺開發(fā)了包含極耳在內(nèi)的磷酸鐵鋰電池三維電化學(xué)-熱全耦合模型,并結(jié)合實驗測試結(jié)果校準(zhǔn)、驗證和完善所開發(fā)的數(shù)值模型,發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與實驗測試結(jié)果吻合良好。然后,利用其探討了不同放電倍率下磷酸鐵鋰電池內(nèi)部溫度分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)放電倍率不同,電池內(nèi)部溫度分布規(guī)律基本相似,但放電倍率越大,電池內(nèi)部各位置的溫度越高,且電池內(nèi)部溫差越大,5C放電結(jié)束時溫差高達(dá)2.65℃。為此,本文重點分析了5C放電過程磷酸鐵鋰電池內(nèi)部各種電化學(xué)參量與產(chǎn)熱量的變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)該模型可全視角觀察其內(nèi)部固相電勢、電解液電勢、電解液中Li+濃度、固體活性物顆粒內(nèi)部平均Li濃度以及傳輸流密度等電化學(xué)參量以及電子歐姆熱、離子歐姆熱、離子遷移熱、可逆熵?zé)�、不可逆電化學(xué)反應(yīng)熱以及膜電阻熱等熱量的變化規(guī)律。
【學(xué)位單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM912

【參考文獻(xiàn)】

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1 李慧芳;黃家劍;李飛;高俊奎;;鋰離子電池在充放電過程中的產(chǎn)熱研究[J];電源技術(shù);2015年07期

2 曾建邦;蔣方明;;鋰離子電池介觀尺度光滑粒子水力學(xué)模型[J];物理化學(xué)學(xué)報;2013年11期

3 湯依偉;賈明;程昀;張凱;張紅亮;李R

本文編號：2818951