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探究電池制造工藝對(duì)電極結(jié)構(gòu)的影響，并建立電極微觀結(jié)構(gòu)與鋰離子電池整體電化學(xué)性能的關(guān)系，以此為基礎(chǔ)對(duì)鋰離子電池制造工藝流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得尤為重要［8］，圖1所示為鋰離子電池從電極材料選擇到整車系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多尺度處理和仿真示意圖。

然而，在新能源汽車的電池中，鋰離子被吸收/解吸引起的體積變化造成電極界面降解已是棘手的問(wèn)題，但由于期望全固態(tài)電池在十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商用，因此氧化物基材料也在考慮范圍內(nèi)，盡管它們的離子導(dǎo)電性不及硫化基材料。其中候選材料之一：LiZr2(PO4)3[LZP]，屬于NASICON 類型。

鋰離子電池作為電化學(xué)儲(chǔ)能的載體，在使用過(guò)程中不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鋰離子電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形狀發(fā)生變化。鋰離子電池在多次充放電循環(huán)過(guò)程中，一系列的物理化學(xué)變化會(huì)在電池內(nèi)部形成壓力效應(yīng)。鋰離子電池膨脹分為可逆膨脹和不可逆膨脹：鋰離子的嵌入和脫嵌導(dǎo)致電池材料的膨脹與收縮引起的可逆膨脹；不可逆的反應(yīng)沉淀物導(dǎo)致電池電極體積增加永久膨脹。

鋰沉積產(chǎn)生的應(yīng)力、厚電極中的極化、SEI的形貌演化和鋰離子的擴(kuò)散和遷移等問(wèn)題；在更宏觀尺度上，是以電池組來(lái)建模，分析電池熱膨脹、電池熱失控、電池散熱系統(tǒng)、電池壽命的估算以及電池安全檢測(cè)等問(wèn)題。

COMSOL 仿真基礎(chǔ)1.1 數(shù)值仿真基本要素及其在 COMSOL 中的對(duì)應(yīng)1.1.1 模型參數(shù)與變量1.1.2 物理場(chǎng)添加及電解條件設(shè)置1.1.3 模型構(gòu)建與網(wǎng)格劃分1.1.4 求解器類型與設(shè)置1.1.5 后處理及數(shù)據(jù)分析1.2 COMSOL 中鋰離子電池接口介紹1.2.1 電池基本物理過(guò)程及控制方程1.2.2 常用電池邊界條件及初始條件1.2.3 常用電池電極材料參數(shù)設(shè)置

正極發(fā)生的副反應(yīng)首先會(huì)直接引起正極活性物質(zhì)損失，正極CEI膜增厚也會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)阻增長(zhǎng)，而正極溶解的過(guò)渡金屬離子還會(huì)進(jìn)一步在負(fù)極沉積，加速SEI膜生長(zhǎng)，造成可用鋰離子損失。負(fù)極的析鋰和SEI膜副反應(yīng)均消耗鋰離子，將造成可用鋰離子損失，同時(shí)生成的副反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)造成負(fù)極孔隙率下降，進(jìn)一步導(dǎo)致負(fù)極活性物質(zhì)損失和內(nèi)阻增加。電解液消耗副反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)阻急劇增加，但反應(yīng)的具體機(jī)理目前仍未清楚。

但是鋰離子電池循環(huán)壽命短的問(wèn)題制約了電動(dòng)汽車的應(yīng)用與推廣，所以有必要對(duì)鋰離子電池循環(huán)壽命的影響因素進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)鋰離子電池的健康狀態(tài)(SOH)估計(jì)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)其壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)系統(tǒng)安全、防止災(zāi)難事故有著重大意義。

在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，以電池為動(dòng)力的零排放汽車正在迅速取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車。由于鋰離子電池自放電率低、能量密度高、體積小、無(wú)記憶和使用壽命長(zhǎng)，因此鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車。研究也證明，鋰離子電池在20至40 ℃的溫度范圍內(nèi)有效工作，電池性能最佳。 然而，在快速充電或車輛爬坡時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。

采用了電化學(xué)耦合，仿真得到鋰離子電池的溫度場(chǎng)變化結(jié)果，如圖1所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202301/2c7daef201a7459f8fbc87479a9f1f43.gif" alt="Untitled1.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 鋰離子電池充放電期間的溫度場(chǎng)分布

在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，以電池為動(dòng)力的零排放汽車正在迅速取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車。由于鋰離子電池自放電率低、能量密度高、體積小、無(wú)記憶和使用壽命長(zhǎng)，因此鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車。研究也證明，鋰離子電池在20至40 ℃的溫度范圍內(nèi)有效工作，電池性能最佳。 然而，在快速充電或車輛爬坡時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。

鋰離子電池因其能量密度高、自放電率低、維護(hù)要求低、循環(huán)壽命長(zhǎng)、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，是目前電動(dòng)汽車使用最廣泛的電源。然而，鋰離子電池的性能受工作溫度的影響很大。鋰離子電池理想的工作溫度范圍為25 ~ 40℃，不同電池之間的最高溫差小于5℃。在低溫或高溫環(huán)境下工作都會(huì)導(dǎo)致電池性能下降，壽命縮短，甚至熱失控。

來(lái)源 | Journal of Energy Storage 01背景介紹 鋰離子電池在電壓、能量密度、自放電率和循環(huán)壽命方面與其他儲(chǔ)能電池相比具有不可替代的地位，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能系統(tǒng)中。隨著電池材料和結(jié)構(gòu)的發(fā)展，鋰離子電池的能量密度也在不斷提高。

針對(duì)鋰電池行業(yè)電池小型化的特點(diǎn)和電解液漏液濃度低而不易檢測(cè)等技術(shù)挑戰(zhàn)，將PID（Photo-Ionization Detector光離子化檢測(cè)器）技術(shù)應(yīng)用于鋰電池VOC氣體快速檢測(cè)，為用戶提供了有效的鋰電池漏液檢測(cè)產(chǎn)品。目前PID技術(shù)在鋰電池漏液檢測(cè)方面已經(jīng)得到了業(yè)內(nèi)的一致認(rèn)可和大規(guī)模推廣。

鋰離子電池的仿真模擬 以下綜述展示了針對(duì)鋰電池組件的仿真模擬實(shí)例，包括了陽(yáng)極/陰極/電解質(zhì)和制造過(guò)程。本文主要使用SIESTA(第一性原理計(jì)算引擎)，介紹了在全固態(tài)電池的固體電解質(zhì)中插入鋰離子到陰極/陽(yáng)極以及鋰離子擴(kuò)散所引起的物理性質(zhì)變化的實(shí)例。1．用作陽(yáng)極的石墨和非晶硅吸收和解吸鋰離子而引起的體積膨脹與收縮、彈性模量和電子態(tài)密度的變化。

關(guān)鍵詞：鋰離子電池；風(fēng)冷散熱系統(tǒng)；溫度；溫差；混合冷卻系統(tǒng) 隨著環(huán)境污染與能源緊缺問(wèn)題加劇，世界各國(guó)加大了電動(dòng)汽車的研發(fā)力度，而動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源，受到各國(guó)政府和主要汽車制造廠商的重點(diǎn)關(guān)注。鋰離子電池具有比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率低、無(wú)污染排放等特點(diǎn)，成為目前電動(dòng)汽車首選的動(dòng)力電池體系。

鋰離子電池作為一種能量存儲(chǔ)單元，被廣泛用作電動(dòng)汽車的動(dòng)力源，以實(shí)現(xiàn)快速加速和長(zhǎng)里程的目標(biāo)。 鋰離子電池的性能、壽命和安全性與其工作溫度密切相關(guān)。鋰離子電池的合適工作溫度范圍在20℃至40℃之間，電池組的最大溫差應(yīng)在5℃以內(nèi)。在低溫下，由于電化學(xué)反應(yīng)速率降低和副反應(yīng)（例如鍍鋰），鋰離子電池的性能顯著惡化。

以下綜述展示了針對(duì)鋰電池組件的仿真模擬實(shí)例，包括了陽(yáng)極/陰極/電解質(zhì)和制造過(guò)程。本文主要使用SIESTA(第一性原理計(jì)算引擎)，介紹了在全固態(tài)電池的固體電解質(zhì)中插入鋰離子到陰極/陽(yáng)極以及鋰離子擴(kuò)散所引起的物理性質(zhì)變化的實(shí)例。1．用作陽(yáng)極的石墨和非晶硅吸收和解吸鋰離子而引起的體積膨脹與收縮、彈性模量和電子態(tài)密度的變化。2．評(píng)估用作陰極的LiCoO2的體積模量。

鋰離子電池（LIB）由于具有高能量容量、低自放電率和無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能系統(tǒng)。然而，溫度嚴(yán)重影響鋰離子電池的容量和壽命。較低的溫度可能導(dǎo)致電池退化，而較高的溫度可能引發(fā)熱失控，從而造成安全隱患。當(dāng)前，對(duì)BTMS的研究根據(jù)冷卻方式主要分為風(fēng)冷、液冷、相變材料（PCM）冷卻等三大類。風(fēng)冷具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于封裝、維護(hù)成本低、能耗低等特點(diǎn)。

來(lái)源 | Journal of Energy Storage 01背景介紹 鋰離子電池由于比其他電池類型具有更高的優(yōu)勢(shì)，例如高能量密度、低自放電率、重量輕、零記憶效應(yīng)和長(zhǎng)生命周期，因此在汽車行業(yè)中變得無(wú)處不在。然而，鋰電池在一個(gè)狹窄的溫度范圍內(nèi)工作最佳：15–40°C。

來(lái)源 | Nature Communications 01背景介紹隨著全球范圍內(nèi)能源危機(jī)的出現(xiàn)，并在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，鋰離子電池獲得了蓬勃發(fā)展，然而電池熱失控被喻為威脅電池安全的“癌癥”，是制約電動(dòng)汽車與新型儲(chǔ)能規(guī)模化發(fā)展的核心瓶頸。