恒功率放电下锂离子电池的产热特性

doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190708

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2020, Vol. 48 ›› Issue (7): 1-8.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.190708

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恒功率放电下锂离子电池的产热特性

甘云华谭梅鲜梁嘉林罗燕来王建钦何林峰

华南理工大学电力学院//广东省能源高效清洁利用重点实验室，广东广州 510640

收稿日期:2019-10-15 修回日期:2019-12-08 出版日期:2020-07-25 发布日期:2020-07-01
通信作者: 甘云华(1979-)，男，教授、博士生导师，主要从事电池热管理和微尺度燃烧等研究。 E-mail:ganyh@scut.edu.cn
作者简介:甘云华(1979-)，男，教授、博士生导师，主要从事电池热管理和微尺度燃烧等研究。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目 (51776077); 广东省自然科学基金资助项目 (2020B1515020040，2018B030311043);广州市科技计划项目 (201707010071)

Analysis on Heat Generation in a Lithium-Ion Battery Under Constant Power Discharging

GAN Yunhua TAN Meixian LIANG Jialin LUO Yanlai WANG Jianqin HE Linfeng

School of Electric Power Engineering∥Guangdong Province Key Laboratory of Efficient and Clean Energy Utilization，South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China

Received:2019-10-15 Revised:2019-12-08 Online:2020-07-25 Published:2020-07-01
Contact: 甘云华(1979-)，男，教授、博士生导师，主要从事电池热管理和微尺度燃烧等研究。 E-mail:ganyh@scut.edu.cn
About author:甘云华(1979-)，男，教授、博士生导师，主要从事电池热管理和微尺度燃烧等研究。
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China (51776077) and the Natural Science Founda-tion of Guangdong Province (2020B1515020040，2018B030311043)

摘要/Abstract

摘要： 恒功率放电是电池实际运行工况中的典型放电方式，其放电过程中的产热对电池的性能和安全运行有重要影响。为了研究恒功率放电方式下电池的产热特性，首先建立了电化学－热耦合模型; 然后通过实验验证了模型的合理性; 最后分析了放电过程电池内部集流体、正负极和隔膜各层的产热特性，讨论了放电功率和正极电极厚度对电池内部各层产热量的影响。结果表明: 在放电过程中负极产热率的变化程度最大; 放电功率对各层产热量占总产热量的比值影响不大，其中正极产热量所占的比值最大 (不同放电功率下的占比均在 70%以上); 增大正极电极厚度可降低电池的产热量，但随着电极厚度的增大，其影响效果会降低。

关键词: 锂离子电池, 恒功率放电, 产热特性, 电化学－热耦合模型, 放电功率

Abstract: Constant power discharging is a typical discharging mode of battery in the actual operating． The heat generated in the discharging process has a big influence on the performance and safe operation of battery． In order to study the heat generation characteristics of battery under constant power discharging，firstly，an electrochemical-thermal coupling model was established． Then，the rationality of the model was verified by experiments． Finally，the heat generation characteristics of the current collector，positive and negative electrodes，separator in a lithium-ion battery were studied． And the effects of discharging power and thickness of the positive electrode on the heat generation of each layer in the battery cell were discussed． The results show that，firstly，the heat generation rate of the negative electrode exhibits the highest degree of variation; secondly，the discharging power has little effect on the ratio of the heat generation of each layer to the total heat generation; thirdly，the heat generation ratio of the positive electrode is the largest (the ratios are all above 70% under different discharging powers); finally，the thickness increase of the positive electrode can reduce the heat generation of the battery，but this effect will de-crease as the thickness of the electrode increases．

Key words: lithium-ion battery, constant power discharging, heat generation characteristics, electrochemical-thermal coupled model, discharging power

中图分类号:

TK 16

甘云华, 谭梅鲜, 梁嘉林, 等. 恒功率放电下锂离子电池的产热特性[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(7): 1-8.

GAN Yunhua, TAN Meixian, LIANG Jialin, et al. Analysis on Heat Generation in a Lithium-Ion Battery Under Constant Power Discharging[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2020, 48(7): 1-8.

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恒功率放电下锂离子电池的产热特性

Analysis on Heat Generation in a Lithium-Ion Battery Under Constant Power Discharging

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