[本科生毕业设计锂电池的热分析.ppt

* * 锂电池的热分析 华中科技大学能源与动力学院 指导老师 2015年1月10日 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 研究背景 特斯拉电动汽车 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 热管理的重要性 电池性能变差：包括有效能下降（材料发生变化）和功率下降 自放电问题：自放电发生在不使用的时候，温度上升会增加自放电，对锂电池而言，自放电会导致过放电，对电池产生不可逆的破坏 热失控：当温度增高时引发的变化使温度更进一步的增高，产生恶性循环，因而导致某一种破坏性的正反馈结果。 锂电池的最佳工作温度：20~40℃ 温度过高会有的主要问题： 温度过低会有的主要问题： 温度过低也会影响到电池的性能，尤其对于需要适应各种环境的汽车电池而言，低温下的表现十分重要 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 锂电池的结构 正极：钴酸锂 锰酸锂 负极：石墨 集流体：一般用铜或者铝 隔膜：高分子材料 电解液：碳酸酯类溶剂 负极石墨都是颗粒状，热导率非常低 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 目前研究的现状 Berrnardi等通过假设电池内温度一致描述了能量平衡。 Doyle等发展了在各向同性条件下锂/高分子聚合物/植入型电池行为的微观模型 集总参数模型 （ Lumped Capacitance Method ） 二维模型 坐标系变换 极坐标转换成直角坐标 正方体电池模型 圆柱体模型 同心圆柱体模型 … 认为轴向没有影响 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 模型建立 层数 材料 厚度 比例 热导率 1 高分子 1 0.3 2 钴酸锂 4 1.2 3 铜 1 400 4 钴酸锂 4 1.2 5 高分子 1 0.3 6 石墨 4 1.0 7 铝 1 237 8 石墨 4 1.0 阿基米德螺线 二维模型 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 参数选择 重点是内热源的选择： 几何尺寸选择以实际为基础，数据取整使计算简单 内热源的不均匀性 内热源来源：焦耳热和反应熵变热 有电流流过的地方就有 电极反应的地方 根据已有文献，整个平均过程中两部分作用大致相同 绝缘 电极 集流 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 模拟过程 网格结果： 采样点选取： 整个模型的计算时长在十分钟以内 只研究平面，认为轴向没有影响，只有外边界有对流条件，其余部分认为绝热 取坐标轴上的点并不影响 同时取样点避开边界：在计算时并不选择最内层和最外层的点 采用稳态热分析模块 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 结果分析：温度分布 温度分布特点 与圆柱模型分布相似 稳态温差并不大（2.52℃） 热点在最内一层上 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile . Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 结果分析：热流分布 热流分布 热流分布特点 不同材料间热流差距大 方向差异