鋰離子電池的極化內(nèi)阻是不可逆熱測(cè)試的關(guān)鍵參數(shù)。為了更準(zhǔn)確地計(jì)算極化內(nèi)阻，針對(duì)三元軟包鋰離子動(dòng)力鋰電池，進(jìn)行了HPPC測(cè)試、熵?zé)嵯禂?shù)測(cè)試、充放電溫升測(cè)試，采用兩種方法對(duì)極化內(nèi)阻進(jìn)行了計(jì)算，一種是通過(guò)電壓變化量除以電流得到，另一種是通過(guò)建立二階RC模型，結(jié)合HPPC測(cè)試工況辨識(shí)得到。根據(jù)兩種方法得到的極化內(nèi)阻，結(jié)合Bernardi生熱速率模型公式對(duì)電池進(jìn)行了1C充電和0.5C、1C、2C放電下的溫度場(chǎng)仿真，并與紅外熱成像儀記錄到的溫度分布進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：根據(jù)二階RC模型得到的極化內(nèi)阻進(jìn)行的仿真與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，說(shuō)明利用二階RC模型得到的極化內(nèi)阻更加適用于電池持續(xù)充放電過(guò)程中的熱分析。模型很好地模擬了電池不同充放電倍率下的溫度場(chǎng)信息，對(duì)電池?zé)岱治黾盁峁芾砜善鸬街笇?dǎo)用途。1鋰離子電池生熱原理

2動(dòng)力鋰電池熱特性實(shí)驗(yàn)

2.1研究對(duì)象

本課題所研究的電池為36Ah三元軟包鋰離子動(dòng)力鋰電池，正極材料為L(zhǎng)i[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2，負(fù)極材料為石墨，最大持續(xù)放電電流為2C(72A)。

圖1鋰離子電池單體

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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表1鋰離子動(dòng)力鋰電池規(guī)格參數(shù)表

參數(shù)

規(guī)格

正極極耳材料

Al

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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負(fù)極極耳材料

Cu

電芯尺寸(長(zhǎng)×寬×厚)/mm

227×162×8

正極極耳(長(zhǎng)×寬×厚)/mm

50×15×0.5

負(fù)極極耳(長(zhǎng)×寬×厚)/mm

45×15×0.3

重量/g

609

標(biāo)稱電壓/V

3.7

充電截止電壓/V

4.2

放電截止電壓/V

2.75

額定容量/Ah

36

2.2動(dòng)力鋰電池HPPC測(cè)試

對(duì)鋰離子電池內(nèi)阻的測(cè)試，采用美國(guó)《FreedomCAR電池測(cè)試手冊(cè)》中的HPPC測(cè)試方法。

圖2HPPC脈沖電流/電壓曲線

2.3熵?zé)嵯禂?shù)測(cè)試

對(duì)熵?zé)嵯禂?shù)(dE/dT)的測(cè)試，是通過(guò)在不同溫度和不同荷電狀態(tài)下測(cè)試開(kāi)路電壓得到。

圖3熵?zé)嵯禂?shù)隨SOC的變化曲線

2.4充放電溫升測(cè)試

3二階RC模型

3.1電池等效電路模型的建立

本文所采用的電池模型為二階RC模型，大量研究表明，二階模型相比一階模型具有更好的精度，與三階模型相比，計(jì)算量更小且誤差相差不大，能夠較準(zhǔn)確地模擬電池的各種特性。

3.3模型驗(yàn)證

4鋰離子單體電池生熱仿真

4.1熱模型基本理論

4.2電池計(jì)算模型的建立

（a）電池幾何模型

（b）電池單體網(wǎng)格

4.3電池?zé)嵛镄詤?shù)的確定

4.4電池?zé)彷d荷和定解條件

4.5仿真結(jié)果分析

根據(jù)二階RC模型和HPPC測(cè)試的方法得到了電池的極化內(nèi)阻，利用BERNARDI模型公式求得電池的生熱率，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了溫度場(chǎng)仿真，所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，得出以下結(jié)論：

（1）鋰離子電池在持續(xù)充放電過(guò)程中極化達(dá)到了最大，利用HPPC測(cè)試計(jì)算得到的極化內(nèi)阻僅適用于脈沖工況，而利用二階RC模型辨識(shí)得到的極化內(nèi)阻更加適用于持續(xù)充電和放電下電池的熱分析。

（2）根據(jù)二階RC模型得到的極化內(nèi)阻進(jìn)行的仿真與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加接近，隨著充放電倍率的增大，電池溫度梯度增大，幾乎呈線性升高。同一充放電倍率下，電池的放電溫升要大于充電溫升，隨著充放電倍率的新增，電池的最大溫升和溫差均增大。