锂离子电池在工作过程中的产热主要分为电芯产热以及极柱产热两部分。锂离子电池的正/负极极柱在工作过程中因电流的热效应而产热,其产热率如式。

电芯在工作过程中伴随化学反应的发生,并产生大量的热,其可以分为四个部分:反应热qr、极化热qp、欧姆热qj以及副反应热qs
1、反应热
反应热(Reaction heat)是指在锂离子电池充/放电的过程中,正/负极材料中的Li+因为化学反应而不断脱嵌和嵌入而产生的热量,其符号为qr。锂离子电池内部的反应热为可逆的,充电过程中反应热qr的数值为负而放电过程为正,其计算公式如式

锂离子电池熵变S可通过式

又因为锂离子电池的工作电流可表示为式

那么锂离子电池在充/放电过程中的反应热qr可表示为式


:熵变系数,通常可取经验常数0.22mV/K。
2、极化热
极化热是指锂离子电池在充/放电的过程中由电流导致电极电位产生偏移进而产生极化现象,并伴随产生极化内阻,其是由欧姆极化、浓差极化和电化学极化引起的。电池的端电压U与开路电压UOCV之间的电压差会产生极化热,在计算过程中拟定电池内部存在一极化内阻RP,并将极化热等效为极化内阻产生的极化热,其计算公式如式

3、欧姆热
锂离子电池在充/放电过程中的主要热量来源为欧姆热,也称为焦耳热(Joule heat),其主要是因为当电流通过正/负极、电解液、隔膜等存在欧姆内阻的地方因电流的热效应而产生的热量。欧姆热qj为不可逆热,其在充/放电过程中均为放热反应,计算公式

文章来源:新能源时代
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