图2-1 锂离子电池组成图

2。1。2 锂离子电池的作用机理

    锂离子电池的负极为碳素材料，正极为锂化合物，锂呈离子状态。锂离子电池的充放电状态，就是锂离子在隔膜微孔间来回出入的过程。锂离子在隔膜微孔中来回游走时，也伴随着等量电子的结合与释放。

    锂离子从电池正极脱离，随着有机电解液流到负极，与电池负极上的碳状微孔结合，这就是锂离子电池的充电过程。而且锂离子与负极碳状结构结合的越多，说明锂离子电池的蓄电能力越强。相反，当锂离子从负极材料中脱离与锂离子电池的正极材料相结合，就是锂离子电池的放电过程。锂离子越多说明电池的放电能力越强。

锂离子电池的充电速度与电流成正相关，充电速度随着电流的增大而增大，但是也伴随着电池发热量的增大。而且，由于电池内部发生电化学反应是一个缓慢的过程，一味的追求大的充电电流，容易导致电池的充电效率降低。文献综述

本文以磷酸铁锂（LiFePO4）电池为例，锂电池在充放电时正极负极的化学反应方程式为：

正极反应式：充电时：                             (2-1)

                放电时：                             (2-2) 

负极反应式：充电时：                                       (2-3)

          放电时：                      (2-4)   

总反应式：                (2-5)

如图2-2所示：

图2-2 锂离子电池化学反应过程

2。2 锂离子电池产热率计算及温度场分析

2。2。1 锂离子电池产热率计算

    由于电动汽车具有低耗、节能、环保的特点以及电动汽车技术的不断创新和发展，近几年来电动汽车受到越来越多人的关注与欢迎。我国也早在前几年就已经开始致力于推广锂电行业的应用领域。然而锂电池的发热问题一直没得到解决，安全隐患急待解决。

锂离子电池工作产热会反作用影响电池的充放电效率和工作性能。锂离子电池在充放电时都会产生热量，产热导致温度升高，高温会加速电池的老化速率，当电池的温度如果超过120℃，首先隔膜会收缩，而且正负极材料也会发生分解，电池内部会发生一系列的热反应，种种问题会造成不安全的因素[9]。锂离子电池的工作性能和运行安全受到威胁，所以解决好电池的产热问题极为重要。锂离子电池在正常工作时，电池的产热主要来自内部物质发生化学反应释放的热量以及内部热量在向外传递时受到锂离子电池内部材料的阻力而产生的内阻热。这些热量的累积都会极大影响锂离子电池的性能和寿命。我们可以得到，锂离子动力电池内部热量主要由以下几部分组成:反应热、极化热、欧姆内阻热、电解液分解热、SEI膜分解热。在正常实际情况下，很难得出锂离子电池精确的生热量，但是通过仿真模拟在理想条件下可以较为准确的得出数据。

电池在充放电就是内部发生化学反应的过程，所产生的热量即为电化学反应热，锂离子电池内部电化学反应产热可写为：

         (J/s)            （2-6）

其中，是电池正负两极产生热量的总和，单位kJ /mol;是法拉第常数, 经过查表得F=96484。5 C /mol；为充放电电流，单位A。