锂离子电池产热特性分析

锂离子电池在工作过程中的产热主要分为电芯产热以及极柱产热两部分。锂离子电 池的正/负极极柱在工作过程中因电流的热效应而产热，其产热率如式。

• q1    锂离子电池极柱的单位体积产热量，W/m3；
• I    锂离子电池的工作电流，A；
• R1    锂离子电池极柱的内阻，Ω；
• V1    锂离子电池极柱的体积，m3。

电芯在工作过程中伴随化学反应的发生，并产生大量的热，其可以分为四个部分： 反应热qr、极化热qp、欧姆热qj以及副反应热qs

反应热（Reaction heat）是指在锂离子电池充/放电的过程中，正/负极材料中的Li+ 因为化学反应而不断脱嵌和嵌入而产生的热量，其符号为qr。锂离子电池内部的反应热为可逆的，充电过程中反应热qr的数值为负而放电过程为正，其计算公式如式

• qr    反应热，W/m3
• Tb    锂离子电池的温度，K；
• S    锂离子电池内部化学反应的熵变，J/K；
• V2    锂离子电池电芯的体积，m3；
• t    锂离子电池内部发生化学反应的时间，s。

• G    吉普斯自由能，J；
• n    锂离子电池内部化学反应中的电子量，mol；
• F    法拉第常数，取96485C/mol；
• UO CV    锂离子电池的开路电压，V。

那么锂离子电池在充/放电过程中的反应热qr可表示为式

：熵变系数，通常可取经验常数0.22mV/K。

极化热是指锂离子电池在充/放电的过程中由电流导致电极电位 产生偏移进而产生极化现象，并伴随产生极化内阻，其是由欧姆极化、浓差极化和电化学极化引起的。电池的端电压U与开路电压UOCV之间的电压差会产生极化热，在计算过程中拟定电池内部存在一极化内阻RP，并将极化热等效为极化内阻产生的极化热，其计算公式如式

• qp    极化热，W/m3；
• Rp    锂离子电池的极化内阻，Ω；
• Ro    锂离子电池的欧姆极化内阻，Ω；
• Rn    锂离子电池的浓差极化内阻，Ω；
• Rd    锂离子电池的电化学极化内阻，Ω。

锂离子电池在充/放电过程中的主要热量来源为欧姆热，也称为焦耳热（Joule heat），其主要是因为当电流通过正/负极、电解液、隔膜等存在欧姆内阻的地方因电流的热效应而产生的热量。欧姆热qj为不可逆热，其在充/放电过程中均为放热反应，计算公式

• Rj    锂离子电池的欧姆内阻，Ω。