用過電池的朋友相信都感受過電池發熱的情況，當然大多數情況下的電池發熱是在可控且安全的范圍內的，但是也有少部分是不可控的，導致電池自燃爆炸事故的，這個主要是因為鋰離子電池熱效應(ying)超過了可控范圍的原因，那么鋰(li)離子電(dian)池熱效應(ying)原理是怎么樣的呢？

1、電池熱效應產生的原因

鋰(li)(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)分(fen)別(bie)用兩個能可逆地嵌(qian)入(ru)與(yu)脫(tuo)嵌(qian)鋰(li)(li)離(li)子(zi)的(de)(de)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)作(zuo)為正(zheng)(zheng)負(fu)(fu)極構成的(de)(de)二(er)次型(xing)電(dian)(dian)池(chi)。工作(zuo)的(de)(de)時候，靠鋰(li)(li)離(li)子(zi)在(zai)正(zheng)(zheng)負(fu)(fu)極之間(jian)的(de)(de)移動來實現電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)充放電(dian)(dian)。目前(qian)鋰(li)(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)正(zheng)(zheng)極材(cai)料(liao)主要使用的(de)(de)是L iCo O2，充電(dian)(dian)時，電(dian)(dian)池(chi)兩極間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)壓迫使正(zheng)(zheng)極的(de)(de)L iC o O 2 釋出鋰(li)(li)離(li)子(zi)，嵌(qian)入(ru)電(dian)(dian)池(chi)負(fu)(fu)極排列(lie)呈片層(ceng)結構的(de)(de)鋰(li)(li)-碳化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)中；放電(dian)(dian)時，鋰(li)(li)離(li)子(zi)則從負(fu)(fu)極片層(ceng)結構的(de)(de)鋰(li)(li)-碳化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)中析出，重(zhong)新和正(zheng)(zheng)極的(de)(de)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)結合(he)(he)，鋰(li)(li)離(li)子(zi)的(de)(de)移動產(chan)生(sheng)了電(dian)(dian)流，這(zhe)(zhe)個過程會產(chan)生(sheng)熱(re)(re)量，這(zhe)(zhe)些(xie)鋰(li)(li)離(li)子(zi)數量過大(da)的(de)(de)時候，就會開始發(fa)生(sheng)過大(da)的(de)(de)熱(re)(re)量，而(er)散熱(re)(re)跟不上的(de)(de)時候，那么就會發(fa)生(sheng)發(fa)熱(re)(re)失控的(de)(de)情(qing)況。

2、離子電池的熱效(xiao)應模型

鋰離子電(dian)(dian)池從外形(xing)(xing)分類一般(ban)分圓柱形(xing)(xing)和方(fang)形(xing)(xing)，而聚合物鋰離子還可(ke)制成任意形(xing)(xing)狀。根據鋰電(dian)(dian)池熱效(xiao)應(ying)的(de)基本原理，建立(li)一個(ge)直(zhi)角(jiao)坐(zuo)標(biao)系內(nei)的(de)空間鋰離子電(dian)(dian)池熱效(xiao)應(ying)數學(xue)模(mo)型，用數學(xue)的(de)方(fang)式描述鋰離子電(dian)(dian)池熱效(xiao)應(ying)的(de)基本狀態。數學(xue)模(mo)型的(de)建立(li)通常(chang)實(shi)在理想的(de)情況下(xia)進(jin)行(xing)的(de)，鋰電(dian)(dian)池的(de)熱效(xiao)應(ying)數學(xue)模(mo)型也(ye)不例(li)外，這就要求(qiu)我們對電(dian)(dian)池進(jin)行(xing)必要的(de)簡(jian)化(hua)，具體(ti)簡(jian)化(hua)如下(xia)：

( 1 ) 因為我們分析的(de)是(shi)液(ye)(ye)態(tai)鋰離子電池，其(qi)內部電解液(ye)(ye)幾乎(hu)不(bu)流(liu)(liu)動,可以將(jiang)電解液(ye)(ye)的(de)對流(liu)(liu)散(san)熱效應忽略。

(2)鋰電池在工作過程的輻射熱影(ying)響非常(chang)小，可(ke)以忽略不計。

(3)因為數(shu)學模型是在(zai)理想情況下(xia)建立的(de)，假定電(dian)池(chi)的(de)各種(zhong)參數(shu)不變，忽(hu)略溫度對其的(de)影響(xiang)。

(4)電(dian)(dian)池的正負極(ji)及(ji)電(dian)(dian)解液的材料是(shi)各項同性的。

(5)熱量(liang)在電池內(nei)部是均勻分布(bu)的。

(6)鋰電池在各個方向上具有相同的(de)導(dao)熱系(xi)數。

離子(zi)電池在(zai)(zai)充、放電的時候(hou)(hou),會(hui)發生極化反應,平均電壓與開路(lu)電壓在(zai)(zai)這種情況下會(hui)產生偏(pian)差(cha),由于(yu)這種電壓偏(pian)差(cha)而產生的熱量就叫做極化熱, 極化熱在(zai)(zai)鋰離子(zi)電池充放電的時候(hou)(hou)都(dou)為正(zheng)值。

鋰離(li)子電(dian)池的(de)電(dian)極(ji)存在(zai)著自放電(dian)的(de)現(xian)象從而會引起電(dian)極(ji)的(de)分解(jie),由于(yu)電(dian)極(ji)自放電(dian)而產生的(de)熱(re)(re)量叫分解(jie)熱(re)(re),這部(bu)分熱(re)(re)量在(zai)充放電(dian)的(de)時候都很小,可以忽(hu)略(lve)不計。鋰離(li)子電(dian)池內部(bu)的(de)電(dian)阻在(zai)充放電(dian)過程中因為發(fa)熱(re)(re)而產生的(de)熱(re)(re)量稱為焦耳熱(re)(re)，這部(bu)分熱(re)(re)量都為正值。

通常情況下，鋰離子電(dian)池(chi)在放電(dian)的(de)(de)時(shi)(shi)候(hou)產(chan)生(sheng)的(de)(de)熱量要(yao)大(da)于鋰離子電(dian)池(chi)在充電(dian)的(de)(de)時(shi)(shi)候(hou)產(chan)生(sheng)的(de)(de)熱量,根(gen)據情況，該文只探討電(dian)池(chi)在充放電(dian)過程(cheng)中產(chan)生(sheng)的(de)(de)熱量,并根(gen)據熱量產(chan)生(sheng)的(de)(de)狀態采(cai)取一定的(de)(de)散熱措施, 從(cong)而對電(dian)池(chi)充放電(dian)起(qi)到保護(hu)的(de)(de)作用。

新(xin)能源(yuan)汽(qi)車使用的(de)(de)(de)動(dong)力(li)鋰離子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)對快(kuai)速(su)(su)充電(dian)(dian)(dian)和(he)大電(dian)(dian)(dian)流放電(dian)(dian)(dian)有(you)較高要求, 在汽(qi)車各種工況(kuang)(kuang)行駛中(zhong)(zhong)必須要考(kao)(kao)慮(lv)鋰離子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)在各種工況(kuang)(kuang)下所過放電(dian)(dian)(dian)是產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)巨(ju)大熱量,基于這種情況(kuang)(kuang)，有(you)效降低鋰離子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)熱量和(he)及時將鋰離子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)熱量散發出去(qu)是當前新(xin)能源(yuan)汽(qi)車使用鋰離子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)必須面對的(de)(de)(de)一個難題(ti)。該文中(zhong)(zhong)通過對鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)加載(zai)一個有(you)效的(de)(de)(de)近似于真實(shi)充放電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)變(bian)化，模擬電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)在真實(shi)使用環境中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)溫度變(bian)化情況(kuang)(kuang)，對比了(le)在距離冷卻液(ye)較勁和(he)較遠兩(liang)種狀態(tai)下電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)板的(de)(de)(de)溫度狀況(kuang)(kuang)，電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)中(zhong)(zhong)冷卻液(ye)流速(su)(su)情況(kuang)(kuang)及冷卻液(ye)通過冷卻通道時的(de)(de)(de)流速(su)(su)等情況(kuang)(kuang)，進一步分析了(le)鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)在工作(zuo)過程中(zhong)(zhong)產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)熱量情況(kuang)(kuang)，從(cong)而為研究解決(jue)電(dian)(dian)(dian)動(dong)汽(qi)車用鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)熱效應問題(ti)提供(gong)可(ke)靠地(di)參考(kao)(kao)。