圆柱形动力锂电池传热分析及升温特性
锂离子电池传热机理
锂离子电池传热机理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：锂离子电池是目前广泛用于电子设备、电动汽车以及储能领域的一种重要电池。
在锂离子电池中，传热机理起着至关重要的作用，影响着电池的性能、寿命和安全性。
本文将深入探讨锂离子电池的传热机理，介绍传热的基本原理、影响因素以及最新的研究进展。
传热是指热量在物体之间传递的过程。
在锂离子电池中，传热主要发生在电池的三个部分：电解质、正极和负极。
电解质是电池中起着离子导电和电子隔离作用的材料，其传热机理主要包括热传导和对流传热。
正极和负极是电池的主要能量转化部件，其传热机理主要包括热传导和相变热传导。
影响锂离子电池传热的因素有很多，其中包括电池结构、工作状态、温度、功率等。
电池结构的设计对传热有着直接影响，如电极的材料选择、电极之间的间隙等。
工作状态是指电池在充放电过程中的状态，不同状态下的传热特性有所不同。
温度是影响电池性能和寿命的重要因素，过高或过低的温度都会影响传热效率。
功率则决定了电池在单位时间内所产生的热量，对于电池的散热和传热效率也有很大影响。
近年来，随着电动汽车和储能设备的快速发展，锂离子电池传热机理的研究也取得了很大进展。
一方面，新型的电极材料和电解质材料的不断开发使得电池具有更高的传热效率和更长的寿命。
传热模拟和仿真技术的不断发展使得研究人员能够更加准确地模拟和预测电池的传热特性，从而指导设计和优化电池结构。
第二篇示例：锂离子电池是目前应用最广泛的电池类型之一，其在电动汽车、移动电子设备和能源存储等领域发挥着重要作用。
在实际应用中，通过传热机制来控制锂离子电池的温度是至关重要的，因为温度直接影响着电池的性能和寿命。
本文将重点讨论锂离子电池传热机理以及对电池性能的影响。
我们需要了解锂离子电池的基本结构。
一般来说，锂离子电池包括正极、负极、电解质和隔膜四个主要部分。
当电池放电或充电时，正负极之间会发生化学反应，锂离子在正负极之间移动，从而释放能量或者吸收能量。
锂离子电池高温热模拟及热行为
锂离子电池高温热模拟及热行为
锂离子电池是一种常用的可充电电池，其热行为对于电池的性能和安全性至关重要。
高温热模拟及热行为的研究可以帮助了解锂离子电池在高温环境下的表现，并优化电池设计。
在高温环境下，锂离子电池的热行为主要包括以下几个方面：
1. 热传导：热传导是指热量在电池内部的传递过程，影响电池内部的温度分布。
研究热传导可以优化电池的散热设计，提高电池的散热效能。
2. 热扩散：热扩散是指热量在电池结构中的传播过程，决定了电池的温度响应速度。
了解热扩散行为可以预测电池在高温环境下的热稳定性。
3. 热辐射：热辐射是指电池表面向外辐射的热量，可以通过测量电池的辐射热量来了解电池内部的温度分布。
4. 热膨胀：高温环境下，电池内部材料会发生热膨胀。
研究电池材料的热膨胀性能可以帮助优化电池的封装设计，减少对电池结构和性能的影响。
为了研究锂离子电池的高温热模拟及热行为，可以使用热仿真软件进行数值模拟，或者进行实验室测试。
研究的目标包括了解电池在高温环境下的温度变化、热量分布、热辐射等情况，以及研究不同材料和结构对热行为的影响。
通过研究锂离子电池的高温热模拟及热行为，可以优化电池的设计和制造，提高电池的性能和安全性。
同时，还可为电池的故障诊断和热管理提供重要参考。
锂离子动力电池高频脉冲下的热行为分析
锂离子动力电池高频脉冲下的热行为分析锂离子动力电池高频脉冲下的热行为分析步骤一：引言锂离子动力电池作为当前最主要的电动车辆能源储存技术之一，在高频脉冲充电和放电过程中，热行为是一个重要的研究领域。
本文将根据锂离子动力电池在高频脉冲下的热行为进行分析，并逐步展开。
步骤二：锂离子动力电池工作原理首先，我们需要了解锂离子动力电池的工作原理。
锂离子电池由正极、负极、电解质和隔膜组成。
在充电过程中，锂离子从正极通过电解质移动到负极，放电过程中则相反。
这种离子的迁移导致了电池的电荷和放电。
在高频脉冲下，电池内部将会产生热量。
步骤三：高频脉冲充电和放电过程当锂离子动力电池在高频脉冲充电和放电过程中，会受到更快速的电荷和放电。
这种高频脉冲的特性使得电池内部的热量产生更加复杂。
在充电过程中，电池内部会受到大量的电流输入，导致内部电阻升高，产生热能。
类似地，在放电过程中，电池会快速释放能量，产生热量。
步骤四：热建模为了更好地理解锂离子动力电池在高频脉冲下的热行为，可以通过热建模来进行分析。
热建模是用来描述电池内部的热传导和热扩散过程的数学模型。
通过该模型，我们可以得到电池内部的温度分布和热量的传递路径。
步骤五：热管理策略在高频脉冲下，电池内部的热量产生和传递会更加复杂和快速。
因此，需要采取相应的热管理策略来保持电池的温度在合理范围内。
例如，可以使用散热片、液冷系统或者风扇来进行热量的散发。
此外，还可以通过控制电池的充放电速率来控制热量的产生。
步骤六：热行为对电池寿命的影响最后，我们需要考虑热行为对锂离子动力电池寿命的影响。
高频脉冲下的热量产生和传递会导致电池内部的温度升高，从而加速电池的老化过程。
如果电池温度过高，会导致电解液的蒸发、正负极材料的结构破坏等问题，从而降低电池的循环寿命。
步骤七：结论综上所述，锂离子动力电池在高频脉冲下的热行为是一个重要的研究领域。
通过研究电池的工作原理、高频脉冲充放电过程以及热建模，可以更好地理解电池的热行为。
锂离子电池_导热系数_解释说明以及概述
锂离子电池导热系数解释说明以及概述1. 引言1.1 概述锂离子电池是一种常见且重要的充电式电池，其在移动设备、电动汽车和储能领域有广泛的应用。
作为一种典型的化学储能装置，锂离子电池的性能受到多个因素的影响，其中导热系数起着重要作用。
导热系数是材料传导热量的能力的衡量指标，在锂离子电池中起着传热和散热的关键作用。
1.2 文章结构本文将从几个主要方面系统地介绍和讨论导热系数在锂离子电池中的重要性。
首先，我们将简要介绍锂离子电池的基本原理，包括其构成、工作原理以及应用领域。
接下来，我们将详细探讨导热系数在锂离子电池中的重要性，并介绍导热系数的定义与测量方法、对锂离子电池性能的影响以及提高导热系数的方法和技术。
然后，我们将进行实验研究和案例分析，通过比较不同材料导热系数的测试结果和不同导热系数材料在锂离子电池中的应用效果来验证前述理论。
最后，我们将得出结论并展望导热系数在锂离子电池领域的未来发展方向。
1.3 目的本文旨在全面阐述导热系数在锂离子电池中的重要性，并为读者提供有关该主题的详尽信息。
通过对导热系数相关概念、测量方法、影响因素以及提高方法进行探讨，读者能够更好地了解导热系数对锂离子电池性能的影响及其优化策略。
此外，通过实验和案例分析，读者将深入了解不同材料导热系数在锂离子电池中的应用效果，并掌握相关优化措施。
2. 锂离子电池的基本原理:2.1 锂离子电池的构成锂离子电池是一种由正极、负极、电解质和隔膜组成的电池。
其中，正极通常采用氧化物材料，如锰酸锂（LiMn2O4）、钴酸锂（LiCoO2）和磷酸铁锂（LiFePO4），而负极则使用碳材料，如石墨。
电解质则通常是由锂盐溶解于有机溶剂中形成的液体或者固体聚合物。
隔膜用于阻止正负两极直接接触，并使得离子能在两极之间传输。
2.2 锂离子电池的工作原理在充放电过程中，锂离子从正极通过电解质迁移到负极，并在充放电过程中逆向迁移。
当锂离子在充电时，它们会嵌入到正极材料晶格结构中；而在放电时，则会从正极材料中脱出并嵌入到负极材料的晶格结构中。
锂动力电池散热系统传热数学模型
锂动力电池在电动汽车、无人机等领域的应用日益广泛，然而其高能量密度和高功率密度也带来了散热难题。
散热系统的设计对电池的安全性和性能至关重要。
在散热系统的设计与优化中，传热数学模型是一个重要的工具，可以帮助工程师更好地理解和优化散热系统的性能。
一、锂动力电池散热系统的重要性1.1 锂动力电池散热系统的作用锂动力电池在工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时有效地散发掉这些热量，电池温度将会升高，导致电池老化加速甚至发生热失控，严重影响电池的安全性和使用寿命。
散热系统的设计对于保证锂动力电池的安全性、稳定性和性能至关重要。
1.2 锂动力电池散热系统的挑战与传统的散热系统相比，锂动力电池的散热系统面临着更大的挑战。
锂电池的高能量密度和高功率密度导致了更高的散热需求；另由于电池组件的封闭性和散热不均匀性，传统的散热方式难以满足电池的散热需求。
如何设计出高效的散热系统成为了当前锂动力电池研究领域的热点问题。
二、锂动力电池散热系统传热数学模型的意义2.1 传热数学模型在散热系统设计中的作用传热数学模型是描述物体热传导、对流、辐射等传热过程的数学方程组，可以很好地描述散热系统内部的热传导规律，帮助工程师更好地理解和优化散热系统的性能。
通过建立传热数学模型，工程师可以预测散热系统的温度分布、热传导路径等重要参数，为散热系统的设计和优化提供理论依据。
2.2 传热数学模型在锂动力电池散热系统设计中的应用在锂动力电池散热系统的设计中，传热数学模型可以用来分析电池组件的热传导规律、预测散热系统的工作温度、优化散热系统的结构参数等。
通过建立适用于锂动力电池的传热数学模型，可以帮助工程师更好地设计和优化散热系统，提高散热效率，保证电池的安全性和稳定性。
三、锂动力电池散热系统传热数学模型的建立3.1 锂动力电池散热系统的热传导规律锂动力电池的散热系统通常由电池芯、散热片、导热垫、散热风扇等组件构成，其中热传导路径复杂，不同组件之间存在多种传热方式，包括热传导、对流散热和辐射散热等。
18650型锂离子动力电池热特性研究
18650型锂离子动力电池热特性研究冯能莲;马瑞锦;陈龙科【摘要】To research the thermal security of lithium-ion power battery used in electric vehicles, with 3.2 Ah lithium-ion power battery as the research object, a three-dimensional mathematical model was built to analyse the thermal characteristic of lithium-ion power battery in the state of different discharge rates and different ambient temperature by the simulation and experiment temperature on the thermal characteristics of lithium-ion power battery were investigated. The results illustrate that temperature rising curve of the lithium-ion battery is nonlinear, the temperature rise rate increases obviously at the end of discharge; the temperature rising and temperature rising rate increase with the increasing of the charge/discharge rate; their temperature variation trends are basically the same, so the mathematical model can accurately describe the thermal behavior of the lithium-ion battery. The simulation and experimental analysis of thermal characteristics of lithium-ion battery could provide abundant data basis for studying temperature rising of battery pack and design of thermal management system.%针对电动汽车用锂离子动力电池热特性,以3.2Ah锂离子动力电池为研究对象,建立了锂离子动力电池的热模型.分别对锂离子单体电池在不同放电倍率、不同环境温度下的热特性进行了仿真和实验.结果表明,锂离子电池温升呈现非线性特征,在放电末期温升速率明显增大;锂离子电池的温升和温升速率随着放电倍率的增大而增大;仿真温度和实验温度变化趋势基本一致,说明所建立的数学模型能够较准确地描述锂离子单体电池放电过程热行为.进行锂离子单体电池热特性仿真和分析,可以为热管理系统设计提供依据.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2019(043)004【总页数】4页(P564-567)【关键词】电动汽车;锂离子动力电池;数学模型;热特性;热管理【作者】冯能莲;马瑞锦;陈龙科【作者单位】北京工业大学环境与能源工程学院,北京 100124;北京工业大学环境与能源工程学院,北京 100124;新能科技香港有限公司,中国香港 999077【正文语种】中文【中图分类】TM912锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、能量效率高、自放电率小、循环寿命长、无记忆效应等优点[1-2]，广泛应用于电动汽车。
锂离子电池和电池组的产热功率分析和仿真
锂离子电池和电池组的产热功率分析和仿真温度对于锂离子电池而言非常重要，低温会导致锂离子电池的电性能降低（容量、倍率性能），但是能够提高锂离子电池的存储寿命，高温能够提升电性能（容量、倍率性能），但是会降低电极／电解液界面的稳定性，引起循环寿命的快速衰降。
对于一个由众多电池组成的电池组而言，电池组内部的温度不均匀分布会导致单体电池的性能产生很大的差异，从而导致单体电池之间不均匀的衰降，最终导致电池组的失效，例如北京大学的Quan Xia等人采用A123的LFP电池进行电池组的模拟和仿真试验发现，通过改变电池组的结构，将电池组内的最大温差从4.62K降低到2.5K能够将电池组累计充电600Ah后的可靠性从0.0635提高到0.9328（详见链接：《电池组“可靠性”的影响因素和模型计算》）。
锂离子电池的使用工况对于离子电池的产热具有很大的影响，例如高倍率充放电会在电池内短时间累积更多的热量，而小倍率下则几乎能够实现热平衡，减少电池的温升。
近日江苏大学的徐晓明（第一作者，通讯作者）等人对55Ah单体电池和电池组的产热功率和温度分布情况进行了研究分析，研究表明单体电池的发热功率会随着环境温度的升高、电池SoC和充放电倍率的降低而降低，对电池组的热分析发现温度最高的区域集中在电池组中央区域，并且发现采用空气散热时气流更容易从电池组的上方流过，因此导致冷却效果不佳。
试验中作者采用了55Ah的方形锂离子电池，电池共有5个测温点，其中两个位于电池的低部、三个位于锂离子电池的侧面，如下图a 所示。
电池的产热可以通过温升和电池的比热容来计算（如下式所示），其中Q为电池产热量，C p为电池的比热容，m为电池的质量，D T为电池的温升，如果进一步将下式除以时间t，我们能够得到电池的产热功率。
为了保证环境温度的一致，作者采用恒温箱进行精确控温，电池的充放电设备采用了Digatron BTS-600设备，采用安捷伦的34970A 设备采集电池的温度信息。
大尺寸锂离子电池放电时生热分析与实验
大尺寸锂离子电池放电时生热分析与实验宋新南;叶海军【摘要】针对大尺寸锂离子电池发热量大,温度分布不均匀等热安全性问题,以45 Ah方形磷酸铁锂电池为例,建立了包括极柱、内芯、外壳等部件的锂离子电池单体几何模型.考虑到温度和放电深度对电池单体内阻的影响,使用Bemardi模型计算出锂离子电池的生热速率,研究了电池单体在不同放电倍率和不同温度下的温升变化情况,并进行了相应的实验验证.研究结果表明:大尺寸锂离子电池的放电倍率越大,温度越低,电池的温升速率越快,温度变化越大.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2019(043)002【总页数】4页(P234-237)【关键词】锂离子电池;放电;生热速率;仿真;温升【作者】宋新南;叶海军【作者单位】江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】TM912节约能源、减少温室气体排放等优势让新能源汽车得到了迅速发展，而动力电池作为新能源汽车的主要动力来源，其性能的优劣将直接影响电动汽车的性能[1]。
随着电池比功率的增加，产热量也随之增加，温度过高和温度分布不均匀等热安全问题不容忽视[2]。
近几年发生的电动汽车电池爆炸燃烧的事件层出不穷，因此研究锂离子电池在不同条件下的温度分布，对电动汽车电池包热管理系统的设计具有重要意义。
综合考虑空间利用率和电池组热管理系统的特点，目前纯电动汽车采用方形锂离子电池已经成为趋势。
CHEN等人首先提出了方形锂离子电池的三维模型，考虑到了电池外壳的热阻与热容量对电池散热性能的影响，研究结果表明：电池单体放电结束后的温度分布不均匀，最高温度出现在中部偏下的部位，通过强制对流的方法可以有效抑制最高温度，但是会降低电池温度的均匀性。
张松通[3]等人研究了在不同放电倍率下的电池的温度变化情况，研究结果表明锂离子电池在放电初期和放电末期的产热速率较高。
Veth等[4]对50 Ah的方形锂离子电池进行了热特性分析，研究发现：电池组的单体电池温度梯度随放电电流的增大而增大，单体的高温区域偏向于负极极耳一侧。
本科生毕业设计锂电池的热分析
意，不单单是在写乐，而是另有所指，表达出另外一种情绪，请你找出这两个句子，说说这种情绪是什么。明确：醉翁之意不在酒，在乎山水之间也。醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。这种情绪是作者遭贬谪后的抑郁，作者并未在文中袒露胸怀，只含蓄地说：“醉能同其乐，醒能述以文者，太守
也。”此句与醉翁亭的名称、“醉翁之意不在酒，在乎山水之间也”前后呼应，并与“滁人游”“太守宴”“众宾欢”“太守醉”连成一条抒情的线索，曲折地表达了作者内心复杂的思想感情。目标导学六：赏析文本，感受文本艺术特色1．在把握作者复杂感情的基础上朗读文本。2．反复朗读，请同学
改变表面对流换热系数
右图表示在正常工作条件下电池温度 （沿半径取三个采样点）随h增大的 变化
改变物性
热导率发生改变时（由于热性质相近，隔膜与电极材料放在一起考虑） 温度变化
最高与最低温度
温差
温度分布随热导提高趋于平缓，温差下降明显
热导率如果可以提高10倍到4W/m.K是比较理想的
热流方向变化
增大电极材料及隔膜的热导率，计算径向与非径向热流的变化
此五物之间，岂不为六一乎？”写作背景：宋仁宗庆历五年(1045年)，参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽简而不扰”的作风，取得了某些政绩。《醉翁亭记》就是在这个时期写就的。目标导学二：朗读文章，通文
会员免费下载 顺字1．初读文章，结合工具书梳理文章字词。2．朗读文章，划分文章节奏，标出节奏划分有疑难的语句。节奏划分示例
谢谢
Backup Slides
加入中心对流条件
在中心加入表面对流换热条件
从右图中可以看出 加入中心对流条件 可以降温，减小温 差，但作用不明显
锂离子电池热失控过程温升速率
锂离子电池热失控过程温升速率说到锂离子电池，咱们平常可离不开它，手机、笔记本、平衡车，甚至电动汽车，都在悄悄地靠它充电呢。
你可能会觉得，锂离子电池挺靠谱的，充电快、续航长，可为什么总是听说它们“爆炸”啊、热失控什么的？你别小看这个“热失控”哦，别看名字听起来就像科幻电影里的情节，它可是有着很强的“现实感”。
说白了，就是电池在某些情况下会因为温度升高，发生一连串的化学反应，搞得电池像是要发火一样，直接变成“热锅上的蚂蚁”，啥也控制不住了。
一旦锂电池发生热失控，温度就会飙升，速度那是杠杠的，简直比某些人做事时的冲动还要迅猛！我给你打个比方吧，想象一下你在家里做饭，锅里一开始煮的是水，没什么大不了的，可突然有一天你忘记开火了，水变得越来越热，锅底也跟着发烫，结果锅盖砰的一声就被冲飞了。
其实锂离子电池也是类似的，它会经历一个温度逐步升高的过程，直到某个点，电池里的化学反应开始加速，压力骤然增加，连电池的外壳都可能会被炸裂，电池的内容物可能会泄露出来，甚至冒烟起火！说实话，简直让人有点头皮发麻，吓得你从椅子上跳起来。
那这个“温升速率”到底是什么鬼？简单来说，它就是锂电池在热失控过程中，温度上升的速度。
这个速度可是一个非常重要的指标，因为温度上升得太快，电池就根本来不及散热，化学反应越加剧，后果就越严重。
你可以想象，就像煮开水的速度，如果火候掌握得不对，水没多久就会溢出来，弄得一团糟。
而在锂电池的世界里，热失控也是如此。
它从电池内部的微小变化开始，温度一点一点地上升，直到最后爆发。
至于这个过程有多快，嗯，不容小觑，最快的速度甚至会让你眼睛眨一下就错过了。
说实话，这个问题在一些高压、高能量密度的电池中更是个麻烦。
你想想，电动汽车的电池可比我们日常手机电池大得多，电量也高得多。
更有意思的是，电池一旦在温度过高的环境下工作，问题就会变得更加棘手。
这可不是说把电池放在高温的太阳底下就完事了。
你知道嘛，电池内部其实是有一定的温度限制的，超出了它的舒适区，它就会像个暴脾气的人，立马爆发。
锂离子动力电池的三维热模型
锂离子动力电池的三维热模型殷宝华;艾亮;贾明;汤依伟;孙言飞【摘要】研究了圆柱形、方形和软包三种不同结构设计以及放电倍率和换热系数对锂离子动力电池温度场分布的影响.结果表明,电池正极极柱和边缘温度最低的结构设计是软包,其次是圆柱形,温度最高的是方形;随着放电倍率的增大,电池各部分的温度均不断增大,放电倍率越大,温升速率越快,尤其是在大倍率放电情况下,温度几乎呈直线增加;增大对流换热系数,电池最高温度处(铝极耳)温度逐渐下降,中心处温度变化更为明显,但增大对流换热并不能无限制地降低电池温度.%The influences of three different structure designs (cylinder,square,soft pack),discharge rate and heat transfer coefficient on temperature distribution of lithium ion battery were studied.The results show that the temperature of battery cathode pole and edge with soft pack structure is the lowest,the temperature of the cylinder structure is higher,and the temperature of the square structure is the highest.With the increase of discharge rate,the temperature of battery gradually increases,and the higher the discharge rate is,the faster the temperature rises,especially at high dischargerate.With the increase of heat transfer coefficient,the highest temperature of battery (Al tabs) gradually decreases,and the temperature change in center of battery is more obvious.But the effect of heat transfer coefficient is not unlimited.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)002【总页数】4页(P199-201,307)【关键词】结构设计;放电倍率;换热系数;锂离子动力电池;温度场【作者】殷宝华;艾亮;贾明;汤依伟;孙言飞【作者单位】湖南艾华集团股份有限公司,湖南益阳413000;湖南省特种电容器工程技术中心,湖南益阳413000;全固态储能材料与器件湖南省重点实验室,湖南益阳413000;湖南艾华集团股份有限公司,湖南益阳413000;湖南省特种电容器工程技术中心,湖南益阳413000;湖南艾华集团股份有限公司,湖南益阳413000;全固态储能材料与器件湖南省重点实验室,湖南益阳413000;中南大学冶金与环境学院,湖南长沙410083;艾华集团博士后科研流动站协作研发中心,湖南益阳413000;湖南艾华集团股份有限公司,湖南益阳413000;中南大学冶金与环境学院,湖南长沙410083;艾华集团博士后科研流动站协作研发中心,湖南益阳413000;湖南艾华集团股份有限公司,湖南益阳413000;中南大学冶金与环境学院,湖南长沙410083;艾华集团博士后科研流动站协作研发中心,湖南益阳413000【正文语种】中文【中图分类】TM912锂离子蓄电池具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，受到了国内外相关学者的广泛关注，成为汽车动力电池的首选。
动力电池的温度特性
动力电池的温度特性1.温度对动力电池容量的影响温度对动力电池特性的影响较大。
动力电池7在不同温度下(-10℃、0℃、25℃和40℃)最大可用容量的测试曲线如图2-27所示。
图2-27 动力电池7在不同温度下（-10℃、0℃、25℃和40℃）的最大可用容量的测试曲线由图2-27可见，在一定的温度范围内，动力电池的容量随温度的升高而上升，-10℃下和40℃下最大可用容量相差高达5A·h，约占额定容量的18.5%。
温度会影响电池材料的活性和充放电性能，直观表现在动力电池模型中的内阻和开路电压，高温时放电过程端电压比低温高。
因此，在相同的放电截止电压和放电电流的条件下，温度较高时，动力电池放电持续时间长、放电容量大；低温时，动力电池提前达到截止条件，放出电量低。
故动力电池需调控在合适工作温度区间。
2.温度对开路电压的影响动力电池的OCV-SOC关系是动力电池性能建模和状态估计中最重要的关系之一，在相同温度和实验方法下测得的OCV-SOC曲线重复性好。
但在不同温度下，该曲线会发生一定变化。
不同温度下的OCV-SOC曲线如图2-28所示，在10%～100%SOC区间段该曲线基本重合，而在低SOC区间段差异较大。
主要原因是低温下的动力电池内阻增大，放电过程会较快到达截止电压，使得动力电池放电不充分。
该特性还会影响动力电池建模与状态估计。
同时，温度改变后动力电池的最大可用容量也会随之变化，这会对动力电池SOC和SOH动态估计带来不确定因素，甚至引发算法不收敛。
因此，在BMS算法的研发过程中,必须充分考虑温度的影响。
图2-28 不同温度下的OCV-SOC曲线3.温度对交流阻抗的影响动力电池1在不同温度下的EIS测试结果如图2-29所示。
可见，温度对于动力电池交流阻抗测试结果影响较大。
温度下降后，动力电池的交流阻抗明显增大；低温下，动力电池的能量和容量损失增大，导致动力电池最大可用容量值降低，这也印证了前文的实验结果。
LiFePO4动力电池热物性测定及温升特性研究
LiFePO4动力电池热物性测定及温升特性研究林坚生;宋文吉;高日新;冯自平【摘要】The temperature is an important factor affecting the performance, safety and cycle life of LiFePO4 power batteries. It is very important to measure the thermo-physical properties of batteries and study the temperature rise characteristic in the design of battery thermal management. The specific heat capacity, heat generation rate and thermal conductivity of the LiFePO4 power battery with the fixed capacity of 20 Ah were experimental y measured. The temperature rise characteristic of the battery at 1 , 2 and 3 with forced cooling were studied out. The results wil provide important theory basis for the thermal design of the battery.%温度是影响LiFePO4动力电池性能、安全及寿命的重要因素。
电池热物性参数的测定及其温升特性的研究是电池热管理设计中的重要一环。
通过实验测定了额定容量20 Ah的方块LiFePO4动力电池单体的比热容、生热速率、导热系数等重要热物性参数；并研究了强制风冷条件下，风速对电池在1、2、3电流倍率下的温升特性。
圆柱锂离子动力电池电热特性仿真
圆柱锂离子动力电池电热特性仿真杜双龙;赖延清;贾明;程昀;张红亮;张凯;刘业翔【摘要】基于COMSOL MULTIPHYSICS平台建立三维热仿真模型,定量分析不同工作电流条件下的温度分布.结果表明:单体及模块最高温度集中在中心区域,温度呈辐射状由内向外逐渐降低.在换热系数20 W/(m2·K)作用下,低于8C倍率放电可使单体电池工作在正常温度范围,而使三并五串电池模块最高温度在正常范围,放电电流应低于5C;在5C倍率下放电结束后,荷电状态(SOC)为0模块中心电池最高温度达到322.88 K,比同倍率绝热条件下单体最高温度仅低2.81 K.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2014(024)007【总页数】8页(P1823-1830)【关键词】锂离子电池;热模型;温度分布;仿真【作者】杜双龙;赖延清;贾明;程昀;张红亮;张凯;刘业翔【作者单位】中南大学冶金与环境学院,长沙410083;中南大学冶金与环境学院,长沙410083;中南大学冶金与环境学院,长沙410083;中南大学冶金与环境学院,长沙410083;中南大学冶金与环境学院,长沙410083;中南大学冶金与环境学院,长沙410083;中南大学冶金与环境学院,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TM911圆柱形锂离子电池由于具有各个方向张力可相互抵消，不易膨胀变形，一致性较好，并且产生气体不易泄露、耐压性好等优点，在电动工具等高功率应用领域中已经得到广泛应用[1-3]，但是其所产生的热问题依然不可忽视。
实际应用中为提供足够容量，一个大型电池组通常由多个单体电池并联或串联组成，这种结构潜在增加了电池的接触电阻，而接触电阻产热是电池重要的热源之一，因此，这造成了电池运行过程中欧姆热的增加。
如果热量不能及时散失，便在有限空间累积，从而致使电池的温度升高。
电池散热率与生热率的关系如图1所示，T0是稳态温度平衡点，T1是非稳态温度平衡点，在 T1以下温度，散热速率强于生热率，电池的温度降低至平衡点T0，在T1以上温度，生热率强于散热速率，温度不断升高，电池将面临热失控，最终到达着火点温度T2。
圆柱、方形、软包三种不同电芯的热管理异同之处(中航锂电 陈通)
一、不同电芯热管理介绍
方形电芯热管理
宝马直冷热管理系统
冷板温度分布 2018/1/25
R134a冷却介质 冷板位于模组底部 回油弯设计 系统均温设计 加热丝底部加热 弹簧钢支撑结构
一、不同电芯热管理介绍
方形电芯热管理
内部搭载有32个VDA模块，每四组模块 共用一个冷板，冷板与冷板之间通过管 路并联连接，使系统温度性能最优，其 中冷板采用搅拌摩擦焊冷板，冷板和管 路通过快插连接。
Newman证实，在电池的设计过程中，如果减小极化浓度差，混
合热可以忽略不计，公式(1)可以简化为：
(2) q I (V U ) IT dU I 2R IT dU
dT
dT
目前多采用此方法，但是根据发热功率影响因素一定要 确定哪个SOC、哪个温度、哪个充放电倍率下的内阻。 一般情况下会给出50%SOC25℃1C充放电下的内阻， 但在充放电末端内阻值会变大，发热功率也会变大。
一、不同电芯热管理介绍
不同电芯热管理比较分析
比较项目 导热介质
圆柱 电池自身
方形
电池自身、导热 胶、底板和侧板
软包
电池自身、散热 板
导热路径 电池自身——导 电池自身——导
热胶——支架/ 热胶——底板/
液冷板
侧板——冷板
电池自身——导 热胶——散热
板——冷板
有效散热 918mm2@186 3996mm2@14 36547mm2@16
导热
电池和Pack部件之间通过导热介 质之间的热传递
电路电连接设计
结构设计 热管理设计
2018/1/25
对流换热
通过流体（液冷、风冷）换热
热管理设计
一、不同电芯热管理介绍
动力锂离子电池充电过程热模拟及影响因素灰色关联分析
动力锂离子电池充电过程热模拟及影响因素灰色关联分析鄂加强;龙艳平;王曙辉;蔡皓;胡小峰;朱蓉甲【摘要】针对不同充电工况,建立动力锂离子电池充电过程三维热模型,并对不同对流传热系数、辐射系数、环境温度和充电电流等影响因素下动力锂离子电池充电过程产热和散热机理进行模拟.研究结果表明:动力锂离子电池内部升温速率在充电电流增大到某值前基本不变,随后将随充电电流增大而增大；环境温度越高,充电完毕后动力锂离子电池内部温度越高；强制换热时,辐射系数的变化对电池内部温度影响不大,而自然对流换热时,热辐射对内部温度影响明显;充电电流关联度(0.792 53)＞环境温度关联度(0.658 04)＞对流换热系数关联度(0.633 88)＞热辐射系数关联度(0.511 03).【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(044)003【总页数】8页(P998-1005)【关键词】动力锂离子电池;充电;数值模拟;灰色关联分析【作者】鄂加强;龙艳平;王曙辉;蔡皓;胡小峰;朱蓉甲【作者单位】湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南长沙,410082;湖南大学机械与运载工程学院,湖南长沙,410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南长沙,410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南长沙,410082;湖南大学机械与运载工程学院,湖南长沙,410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南长沙,410082;湖南大学机械与运载工程学院,湖南长沙,410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南长沙,410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TM911动力锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长、额定电压高、功率承受力高和自放电率低等优点，成为混合动力汽车和电动汽车的理想动力电池，但是，锂离子电池的安全问题成为阻碍其广泛应用于动力领域的主要因素。
圆柱电池温度分布
圆柱电池温度分布
圆柱电池的温度分布是在电池内部和外部的温度分布情况。
一般来说，圆柱电池的温度会随着使用过程中发生变化。
在电池内部，温度分布是由电池内化学反应产生的热量和电池内部结构导热性能决定的。
当电池处于充电或放电状态时，内部的化学反应会产生热量，并导致电池内温度上升。
此外，电池内部的结构，例如电解液、正负极材料等的热传导性能也会影响电池内部的温度分布。
通常情况下，电池的中心部分温度较高，而表面温度较低。
在电池外部，温度分布则受到外界环境的影响。
例如，环境温度的高低、电池的散热性能等因素都会影响电池外部的温度分布。
通常情况下，圆柱电池的顶部温度较高，底部温度较低，而侧面温度则会因为散热等因素而有所不同。
为了确保电池的安全运行，需要控制电池的温度分布。
过高的温度可能会引发热失控、短路等问题，而过低的温度则可能影响电池的性能和寿命。
因此，电池制造商通常会在电池内部采用散热设计、温度传感器等措施来监测和调控电池的温度，以保持电池在安全温度范围内运行。
圆柱电芯加热方案
圆柱电芯加热方案通常有以下几种：
1. 内部加热：在电芯内部设置加热元件，通过电流加热来提高温度。
这种方法需要考虑到加热元件的功率和耐久性，以及加热过程中的安全性。
2. 外部加热：在电芯外部设置加热装置，通过热传导或辐射等方式将热量传递到电芯内部。
这种方法需要考虑加热装置的设计和安装位置，以及加热效果的稳定性和均匀性。
3. 液体加热：将电芯浸泡在加热液体中，通过液体的热传导来提高电芯的温度。
这种方法需要考虑液体的选择和加热方式，以及液体对电芯的影响和安全性。
4. 气体加热：将电芯放置在加热气体环境中，通过气体的热传导来提高电芯的温度。
这种方法需要考虑气体的选择和加热方式，以及气体对电芯的影响和安全性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
圆柱形动力锂电池传热分析及升温特性姜贵文;黄菊花;庄玲;何星;胡清华;廖伟鹏【摘要】动力锂电池的产热功率、物性参数和散热效率对电池的工作性能及安全性具有重要影响.本文分析了26650型磷酸铁锂电池的产热功率和电芯的等效密度、比热容、导热系数等物性参数;采用流体力学软件Fluent模拟电池内部的温度场.结果表明:电芯的轴向导热系数远大于径向(λ轴向=26.96W·m2·K-1,λ径向=0.98W· m2·K-1);在空气自然对流下,数值模拟预测电池表面温度值与实验测试结果基本吻合;电池的Tmax随hside或hbottom的增大而减小,增大hside更能提高电池的散热效果.%The heat generation of power Li-ion battery during operation has an important influence on the operating performance and thermal safety of the battery.In this paper,the heat generation power and thermophysical parameters such as equivalent density,specific heat capacity and thermal conductivity were discussed in detail.Also,the temperature field inside the battery was simulated by Fluent.The results indicated:(1)the thermal conductivity of the core in the axial direction ofthe cylindrical battery(λaxial=26.96W ·m2·K-1)is much larger than that of the radial direction(λradial=0.98W·m2·K-1);(2)The surface temperature of the battery predicted by the numerical simulation was consistent with the experimental results under the natural air cooling situation;(3)The Tmaxinside battery decreases with the increase in hside or hbottom,andthe enhancement of hsidecould better improve the heat dissipation of cylindrical battery in comparison with hbottom.【期刊名称】《南昌大学学报（理科版）》【年(卷),期】2018(042)005【总页数】5页(P431-435)【关键词】锂电池;产热功率;物性参数;温度场【作者】姜贵文;黄菊花;庄玲;何星;胡清华;廖伟鹏【作者单位】上饶师范学院物理与电子信息学院,江西上饶 334001;南昌大学机电工程学院,江西南昌 330031;上饶师范学院物理与电子信息学院,江西上饶 334001;上饶师范学院物理与电子信息学院,江西上饶 334001;上饶师范学院物理与电子信息学院,江西上饶 334001;上饶师范学院物理与电子信息学院,江西上饶 334001【正文语种】中文【中图分类】TM911锂电池具有高能量密度、长循环寿命、重量轻和无记忆效应等优点，已成为纯电动和混合动力汽车首选电源[1-2]。
但锂电池具有温度敏感性，温度过高或过低都会影响电池性能的发挥、循环寿命甚至热安全性[3-4]。
车载动力锂电池模块由大量的单体串并联组成，安装在狭小的空间中，产生的热量难以快速散失到空气中，加速了电池的温升[5]。
在高温天气和加速、爬坡等大电流放电的工况下，这种情形更加明显。
因此，设计高效的热管理系统，确保电池温度在正常工作温度范围内(20 ℃～60 ℃)，对车载动力锂电池模块高效、安全运行显得尤为必要[6-7]。
研究锂电池内部的产热、传热及升温特性是设计高效的电池热管理系统的基础。
目前，普遍采用Bernadi[8]提出的电池生热模型估算电池的发热功率，通过数值模拟的方法研究锂电池的升温特性。
周方等[9]基于Bernadi模型对不同厂家的18650型锂电池的升温特性进行数值分析，发现电池内阻对电池温度上升有较大的影响。
Chen等[10]采用二维模型对聚合物锂电池的温度场进行仿真分析，认为高倍率放电会导致电池的温度过快上升，低倍率放电对温度影响不大。
程昀等[11]基于COMSOL Multiphysicis仿真平台，建立电池模块的散热模型，比较了自然冷却、强制风冷和冷却板的散热效果。
锂电池的结构外形有卷绕式和层叠式两种形状，其导热系数具有各向异性(如圆柱形电池的轴向导热系数远大于径向导热系数)。
数值模拟计算时，极大部分文献都未考虑电池内部的导热系数各向异性对电池散热的影响。
本研究系统阐述锂电池的产热模型，计算26650磷酸铁锂电池的等效导热系数、比热容、密度等物性参数，数值模拟了不同导热系数和空气对流系数的情况下，电池的升温特性。
1 锂电池产热模型及物性参数1.1 产热模型准确估算锂电池充放电过程中产热速率是进行电池内部温度模拟的基础。
电池充放电产生的热量由四部分组成：材料内阻产生的焦耳热Qj、电化学极化阻抗引起的极化热Qp、电化学反应的熵变产生的反应热Qr和副反应热Qs[10，12]。
Qj和Qp可由下式表示：Qj=I2Rjt(1)Qp=I2Rpt(2)式中，Rj和Rp分别为电池的焦耳内阻和极化阻抗。
Qr的推导如下，根据热动力学原理，电化学反应时整个体系的吉布斯自用能的变化ΔG、焓变ΔH及ΔS满足以下关系：ΔG=ΔH-TΔS(3)对于一个反应体系，吉布斯自由能的减小等于对外界所做的非体积功，在电池放电过程中，非体积功表现为电能，其表达式如方程(4)所示：ΔG=-nFE(4)n为迁移电子的摩尔数，F=9 685 C·mol-1为法拉第常数，E为电池的电动势。
把方程(3)对T进行偏微分，得到：(5)把方程(4)代入方程(5)，可得到：(6)以上方程的推导是对于单位摩尔数，考虑到实际反应剂的摩尔数为N，根据熵变的定义，Qr可由下式表示：(7)Qs为电池过充和过放时产生的热量，其值很小，可以忽略不计。
因此，电池产生的总的热量可表达为：(8)把方程(8)两边除以时间t即可得到电池的产热功率：(9)上式中，I为充放电电流(放电I>0，充电I<0)，∂E/∂T为熵变系数，根据文献[13]，取值为0.4 mV·K-1；Rtot为电池的总内阻，其值的大小为电池的荷电状态(SOC)有关，为了简化计算，采用SOC为50%时测得的内阻作为电池的内阻。
1.2 物性参数锂电池电芯由数百层浸润在电解质中的正、负极片(涂了活性材料)和隔膜叠加而成，如图1所示。
图1 锂电池电芯结构模型对电池建模可采用分层和不分层模型，Chen等[10]采用不分层模型对电池温度场进行了仿真模拟，发现电芯不分层对模拟结果影响不大，而分层模型会导致计算复杂，影响计算速度。
采用不分层模型，把电池看成均匀物质，对电池的密度、比热容、导热系数采用均一化处理[10]。
电池电芯的等效密度计算公式如下：(10)按质量权重，计算电池电芯的等效比热容：(11)电池电芯的等效导热系数可采用热阻串-并联模型进行推导，如图2所示，根据傅里叶定律，x方向热流qx可表达为：(12)图2 锂电池电芯等效导热系数模型对(12)式进行化简，可得到：(13)对(13)式进行整理，即可得到电芯x方向的导热系数：λx=(14)同理可得到，λy=λx。
图2z轴方向的温度梯度可表示为：(15)根据傅里叶定律：(16)把(16)式代入(15)并化简，可得到：(17)磷酸铁锂电池电芯材料的物性参数如表1所示，把表1中的数据分别代入公式(10)、(11)、(14)、(17)可计算出电池电芯的等效物性参数：ρcell=2 059 kg·m3，Ccell=1 375.8 J·kg-1 ℃，λx=λy=0.98 W·m2·K-1，λz=26.96 W·m2·K-1。
表1 磷酸铁锂电池电芯材料的物性参数2 数值模拟求解电池内部温度场之前，首先采用Fluent预处理软件Gambit对26650型磷酸铁锂电池单体进行建模、网格划分和边界条件的设置。
建模时电池简化为均质圆柱体，采用类似于铜币型的网格单元对电池进行网格划分，将画好网格的模型再导入到流体力学软件Fluent中，求解电池内部的能量控制方程：(18)式中，ρ、c、k、q分别为电芯的等效密度、比热容、导热系数和发热功率。
电池与空气接触处的边界条件为：(19)其中，h为空气自由对流冷却系数，一般取值为5 W·m2·K-1，T0为环境温度。
3 数值模拟结果为了说明数值模拟结果的有效性，首先将数值模拟预测值与实验数据进行比较。
实验时，采用直流电子负载(PEL-3041)对电池进行恒流放电，用8通道温度采集仪(AT4508)监测电池表面某点温度的变化，将得到的实验数据与数值模拟值相比较，如图3所示。
从图中可以看出，采用空气自然对流散热，不同倍率放电，电池表面温度随时间呈线性增加，数值模拟预测结果与实验数据总体吻合较好。
环境温度为25 ℃时， 1 C、3 C、5 C放电的电池表面最终温度分别为36.2 ℃、50.2 ℃和65.2 ℃。
1 C放电末期，实验测试结果明显高于预测值，可能是由于电池过放(本实验，电池100%深放电)产生副反应热，而数值模拟计算时未考虑副反应热。
3 C 和5 C放电末期，实验结果与模拟值的差距缩小，这是由于高倍率电流放电，电池内阻产热率高，副反应热可忽略。
数值模拟预测值与实验值吻合较好，说明电池的产热、传热模型是有效、可靠的。
T/s图3 恒流放电，电池表面温度随时间的变化图4为在不同的空气对流系数的情况下，5 C放电末期时的圆柱形电池(型号26650)轴向平面内的温度场分布。
图中hside和hbottom分别表示电池的侧面和底面空气对流系数，单位为W·m2·K-1。