基于电化学-热-力耦合模型的锂离子电池热失控研究

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，建立电化学-热-力耦合模型。通过模拟单电池和电池组温度分布的实时情况，分析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，探讨换热面积和流通量对散热量的影响，研究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。研究结果显示：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420 K;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，对流换热系数对电池影响较大。电池组间隙为10 mm和20 mm时，整体温度比间隙为0时分别降低了1.1%和1.8%;与无间隙电池组相比，以铜板和铝板为传热介质的电池组温度分别降低了2.0%和1.6%。