18650磷酸铁锂电池不同放电倍率下产热机理研究

李 悦，李天奇，秦建华，金 泰，潘崇超

(北京科技大学能源与环境工程学院，北京 100083)

面对不可再生能源枯竭和环境污染的加剧，电池技术得到了大力发展，电动汽车正逐步取代传统的燃料动力汽车侵占市场份额。锂离子电池凭借自身比能量高、循环寿命长、自放电率低等优势，成为了电动汽车的重要能量支撑。但是锂离子电池的使用安全还存在较大问题，诸如静置时的过充起火和行驶中的碰撞起火等热失控事故仍不可避免。因此，深入分析锂离子电池的产热机理尤为重要。

目前有关锂离子电池的产热研究主要分为实验和模拟两部分，首先通过电池物性参数和电化学参数建立仿真模型，初步得到电池电压和温升特性，再利用实验测试加以验证，保证模拟结果的准确性。数值模拟的方法因周期短、效率高，是分析电池产热机理的重要手段，现多以耦合模型的方式存在，一般包括电化学-热耦合模型和电-热耦合模型等。电化学-热耦合模型是Doyle 在Newman 等人的基础上提出[1]，主要从电池内部复杂的电化学反应角度描述电池的产热机理，相比于电-热耦合模型产热分析更深入。Xu 等[2]通过建立圆柱形磷酸铁锂电池的二维电化学-热耦合模型，分析了恒流放电过程中的电位分布和反应速率对电池热特性的影响。Li 等[3]通过建立电化学-热耦合模型预测了商用LiFePO4电池在放电过程中的热行为，结果表明：在恒流放电过程中，电化学反应速率与位置有关；……