锂离子蓄电池电芯产热特性的实验研究

张迪 王枭飞

摘 要

本文通过实验方法对锂离子蓄电池的电芯产热特性进行了实验研究，并对电芯产热速率与充电时间的关系曲线进行了拟合，拟合结果对蓄电池的发热特性研究具有一定参考价值。

关键词

蓄电池;热特性;热模型

中图分类号： TM912             文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.064

Abstract

In this paper，the heat generation characteristics of lithium-ion battery has been studied by experimental method，and the curve between the heat generation rate and the charging time is fitted.The fitting results have certain reference value for the study of the heat generation characteristics of battery.

Key Words

Battery;Thermal characteristics;Thermal model

在节能减排的社会背景下，电动汽车已成为汽车产业的重要发展趋势，而制约电动汽车发展的最大瓶颈即为大型锂离子电池。锂电池在充放电过程中产生的热量等相关问题对其使用寿命和安全性能造成较大影响。本文通过实验方法对锂离子电池热参数和电池产热进行了分析和研究。

1 锂离子电池的热模型

2 热参数的实验测量

根据Bernardi电池产热模型，电池工作电压与其开路电压之差（U-E），即过电压的获得，以及电池熵热系数（dU/dT）的测量是分析蓄电池热特性的关键。本文实验所研究的是一款20 Ah的锂离子电池，其具体参数如表1所示。

2.1 过电压的测量

首先利用静置法对其开路电压与荷电状态的关系进行分析。静置法获取开路电压值是指当电池在停止充放电后，通过长时间的静置状态而得到的较为准确和稳定的开路电压值。通过静置法测得开路电压随荷电状态的变化曲线如下图所示。

在此基础上，测量不同倍率充电电流下的工作电压，得到蓄电池的过电压如图2所示。

根据图2，蓄电池在充电过程中的过电压受荷电状态和充电倍率的影响较大。在充电的初始阶段，電池的过电压维持在一个较低的水平，其区间为300～400mV，且随着充电过程的进行，蓄电池的过电压逐步减小。……