关于锂离子电池三维温度场的分析
来源：宝鄂实业
2020-04-12 21:33
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锂离子电池三维温度场分析
(1)由于电池内部电解质流动性差，可以忽略电池内部的对流换热;
(2)电池内部辐射对散热的影响很小，可以忽略不计;
(3)电池内部的各种材料是各向同性的，所以电池内部的温度只沿径向变化，在其他方向保持不变;
(4)热量在电池中均匀产生。
在上述四个假设中，由于电池两端也有散热，因此去掉第三个假设，从而可以建立圆柱形锂离子电池的三维瞬态传热数学模型:
(1)
式中t为电池温度，℃;为电池密度，kg/m3;C为电池比热容，J/ (kg·℃);表示时间s;L为水池导热系统数，W/(m·℃);R是电池的半径，m;为电池的圆角，rad;Z是电池的长度，m;Q为电池单位体积产热率，W/m3。
2. 建立了锂离子电池的三维有限元模型
由于圆柱形锂离子电池的轴向是围绕中间平面对称的，所以锂离子电池的有限元模型应该建立在一半的轴向上。由于锂离子电池在径向上是轴对称的，因此可以在径向上建立锂离子电池有限元模型的四分之一。建立的圆柱形锂离子电池三维有限元模型如图1所示。
3.生成内热的测定
确定地层内热的方法主要有两种:一是通过实验直接测量;(2)式中Q为电池单位体积产热率，W/m3;I是电池的放电电流，A;V为电池总容量，m3;T为电池温度，℃;Eoc为电池开路电压，V;E为电池工作电压，V;Eoc-E =IR(R为电池内阻)，其变化范围很小，其值为-0.5 mV/K。由此，我们可以计算出icr65/400锂离子电池在1c放电时的产热率，如表1所示。
4. 结果分析
icr 65/400锂离子电池的性能参数如表2所示。假设电池在300k的温度下开始放电，周围流体的温度是300k。分别使用数据ICR65/400类型的锂离子电池温度场分析了二维和三维分析,并进行了分析和比较,最终分析结果不同的对流传热系数的影响,电池温度场在本文中,首先,在二维的基础上分析,采用有限元分析软件ANSYS ICR65/400对锂离子电池温度场进行三维分析，通过分析比较，三维分析比二维分析更准确。分析了不同对流换热系数对电池温度场的影响。结果表明，随着对流换热系数的增大，对电池最高温度的影响越小，换热系数越大越好。
5的结论
在二维分析的基础上，利用ANSYS软件对icr65/400锂离子电池的温度场进行了分析。通过分析和比较，三维分析比二维分析更准确。分析了不同对流换热系数对电池温度场的影响。结果表明，随着对流换热系数的增大，对电池最高温度的影响越小，换热系数越大越好。
