關(guān)于鋰離子電池三維溫度場的分析
來源：寶鄂實業(yè)
2020-04-12 21:33
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鋰離子電池三維溫度場分析
(1)由于電池內(nèi)部電解質(zhì)流動性差，可以忽略電池內(nèi)部的對流換熱;
(2)電池內(nèi)部輻射對散熱的影響很小，可以忽略不計;
(3)電池內(nèi)部的各種材料是各向同性的，所以電池內(nèi)部的溫度只沿徑向變化，在其他方向保持不變;
(4)熱量在電池中均勻產(chǎn)生。
在上述四個假設(shè)中，由于電池兩端也有散熱，因此去掉第三個假設(shè)，從而可以建立圓柱形鋰離子電池的三維瞬態(tài)傳熱數(shù)學(xué)模型:
(1)
式中t為電池溫度，℃;為電池密度，kg/m3;C為電池比熱容，J/ (kg·℃);表示時間s;L為水池導(dǎo)熱系統(tǒng)數(shù)，W/(m·℃);R是電池的半徑，m;為電池的圓角，rad;Z是電池的長度，m;Q為電池單位體積產(chǎn)熱率，W/m3。
2. 建立了鋰離子電池的三維有限元模型
由于圓柱形鋰離子電池的軸向是圍繞中間平面對稱的，所以鋰離子電池的有限元模型應(yīng)該建立在一半的軸向上。由于鋰離子電池在徑向上是軸對稱的，因此可以在徑向上建立鋰離子電池有限元模型的四分之一。建立的圓柱形鋰離子電池三維有限元模型如圖1所示。
3.生成內(nèi)熱的測定
確定地層內(nèi)熱的方法主要有兩種:一是通過實驗直接測量;(2)式中Q為電池單位體積產(chǎn)熱率，W/m3;I是電池的放電電流，A;V為電池總?cè)萘浚琺3;T為電池溫度，℃;Eoc為電池開路電壓，V;E為電池工作電壓，V;Eoc-E =IR(R為電池內(nèi)阻)，其變化范圍很小，其值為-0.5 mV/K。由此，我們可以計算出icr65/400鋰離子電池在1c放電時的產(chǎn)熱率，如表1所示。
4. 結(jié)果分析
icr 65/400鋰離子電池的性能參數(shù)如表2所示。假設(shè)電池在300k的溫度下開始放電，周圍流體的溫度是300k。分別使用數(shù)據(jù)ICR65/400類型的鋰離子電池溫度場分析了二維和三維分析,并進(jìn)行了分析和比較,最終分析結(jié)果不同的對流傳熱系數(shù)的影響,電池溫度場在本文中,首先,在二維的基礎(chǔ)上分析,采用有限元分析軟件ANSYS ICR65/400對鋰離子電池溫度場進(jìn)行三維分析，通過分析比較，三維分析比二維分析更準(zhǔn)確。分析了不同對流換熱系數(shù)對電池溫度場的影響。結(jié)果表明，隨著對流換熱系數(shù)的增大，對電池最高溫度的影響越小，換熱系數(shù)越大越好。
5的結(jié)論
在二維分析的基礎(chǔ)上，利用ANSYS軟件對icr65/400鋰離子電池的溫度場進(jìn)行了分析。通過分析和比較，三維分析比二維分析更準(zhǔn)確。分析了不同對流換熱系數(shù)對電池溫度場的影響。結(jié)果表明，隨著對流換熱系數(shù)的增大，對電池最高溫度的影響越小，換熱系數(shù)越大越好。
