基于电化学-热-力耦合模型的锂离子电池热失控研究

作者：张赛^*; 汪振毅; 胡世旺

来源：安全与环境学报, 2023, 1-9.

DOI：10.13637/j.issn.1009-6094.2023.0191

• 安全工程
• 电化学-热-力耦合
• 间隙电池组
• 对流换热系数
• 热失控

为提升锂离子电池的安全性能，减少由热失控导致的安全事故，分析了电池温升的原因并有效降低其温度。依据电化学反应中浓度、电势与热模型中温度的相互影响关系，建立了电化学-热-力耦合模型。模拟了单电池和电池组温度分布的实时情况，分析了单电池温度不均匀分布和电池组温度正态分布情况的原因，探讨了换热面积和流通量对其散热量的影响，研究了电池组中单体电池的位置分布及不同传热介质的散热情况。研究结果表明：低温和相对高温环境下，欧姆热、极化热及电化学反应热产热占比不同，但产热最高温度未达到电极材料与电解液分解反应的临界温度420K；高温环境下，电池温度持续升高接近临界温度，出现热失控趋势，对流换热系数对其影响较大。电池组间隙为10mm和20mm时，整体温度比0mm降低了1.1%和1.8%；以铜板或铝板作为传热介质，电池组温度降低了2%和1.6%。

• 单位
  昆明理工大学; 机电工程学院