鋰離子電池的極化內阻是不可逆熱測試的關鍵參數。為了更準確地計算極化內阻，針對三元軟包鋰離子動力鋰電池，進行了HPPC測試、熵熱系數測試、充放電溫升測試，采用兩種方法對極化內阻進行了計算，一種是通過電壓變化量除以電流得到，另一種是通過建立二階RC模型，結合HPPC測試工況辨識得到。根據兩種方法得到的極化內阻，結合Bernardi生熱速率模型公式對電池進行了1C充電和0.5C、1C、2C放電下的溫度場仿真，并與紅外熱成像儀記錄到的溫度分布進行了比較。結果表明：根據二階RC模型得到的極化內阻進行的仿真與實驗數據吻合較好，說明利用二階RC模型得到的極化內阻更加適用于電池持續充放電過程中的熱分析。模型很好地模擬了電池不同充放電倍率下的溫度場信息，對電池熱分析及熱管理可起到指導用途。1鋰離子電池生熱原理

2動力鋰電池熱特性實驗

2.1研究對象

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

圖1鋰離子電池單體

表1鋰離子動力鋰電池規格參數表

參數

規格

正極極耳材料

Al

負極極耳材料

Cu

電芯尺寸(長×寬×厚)/mm

227×162×8

正極極耳(長×寬×厚)/mm

50×15×0.5

負極極耳(長×寬×厚)/mm

45×15×0.3

重量/g

609

標稱電壓/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動力鋰電池HPPC測試

對鋰離子電池內阻的測試，采用美國《FreedomCAR電池測試手冊》中的HPPC測試方法。

圖2HPPC脈沖電流/電壓曲線

2.3熵熱系數測試

對熵熱系數(dE/dT)的測試，是通過在不同溫度和不同荷電狀態下測試開路電壓得到。

圖3熵熱系數隨SOC的變化曲線

2.4充放電溫升測試

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，計算量更小且誤差相差不大，能夠較準確地模擬電池的各種特性。

3.3模型驗證

4鋰離子單體電池生熱仿真

4.1熱模型基本理論

4.2電池計算模型的建立

（a）電池幾何模型

（b）電池單體網格

4.3電池熱物性參數的確定

4.4電池熱載荷和定解條件

4.5仿真結果分析

根據二階RC模型和HPPC測試的方法得到了電池的極化內阻，利用BERNARDI模型公式求得電池的生熱率，并在此基礎上進行了溫度場仿真，所得結果與實驗數據進行了比較，得出以下結論：

（1）鋰離子電池在持續充放電過程中極化達到了最大，利用HPPC測試計算得到的極化內阻僅適用于脈沖工況，而利用二階RC模型辨識得到的極化內阻更加適用于持續充電和放電下電池的熱分析。

（2）根據二階RC模型得到的極化內阻進行的仿真與實驗數據更加接近，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。