[01272412]锂离子动力电池电热耦合特性理论与实验研究

本项目进一步揭示出跨尺度相界面上电-热-质多过程耦合输运规律，发现：1)电池内部及表面温度场的变化与电池放电过程的3部分产热（欧姆热、极化热、反应热）以及电池与外界的对流传热有密切联系，产热与传热的综合作用决定了电池单体的温度场;

2)圆柱型电池放电过程，电芯局部区域反应速度越快，总产热速率越高，反应速度分布与产热速率分布的变化规律相似;轴向局部区域产热速率分布趋势虽然存在明显的变化，但始终差异不大，总体分布均匀;

3)电池内部电流分布和产热分布与正、负极耳的位置有很大关系，电池极耳首先决定了集流体内电势分布，从而影响了电流分布和产热分布，产热分布进一步影响电池的温度分布，圆柱形电池极耳分置两侧的布置方式是其温度场均匀分布的主要原因，极耳位置决定了集流体中的电势分布，进一步影响了电池内部的电流分布、产热速率分布和温度分布。

本项目提出的用以评价电池放电一致性的SOC均匀性指数，已被电池热管理领域国内外研究者普遍接受，并应用到相关研究的建模和性能评价中 （IEEE Trans on Industrial Electrons， 2017， 64: 2316-2324; Appl Therm Eng， 2017， 126: 70-80）。

德国慕尼黑大学储能系主任Andreas Jossen指出，本项研究发现“诸如集流体尺寸和单元接头的几何特性对电极中电流和电位分布的均匀性有显着影响，不均匀的电流分布会导致强烈的温度梯度和不均匀的充电状态，当减小电池的集电体或极耳的横截面积时增加电流密度，发生更大的欧姆损耗，这导致更高的局部电池温度，而且当极耳位于电池的相同或相对侧时，局部温度和SOC会受到影响”（J Power Sources， 2017， 342: 666-676）。