1、鋰離子電池因其高比能量、高電壓、自放電率低和循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車中。但動(dòng)力鋰離子電池在其使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，一旦熱量不能及時(shí)擴(kuò)散就會(huì)導(dǎo)致溫度急劇增加，進(jìn)而誘發(fā)安全事故。因此必須減少動(dòng)力鋰離子電池在使用過程中的產(chǎn)熱和強(qiáng)化其表面的散熱，以保證動(dòng)力鋰離子電池使用過程中的安全性。傳統(tǒng)的小容量鋰離子電池的設(shè)計(jì)手段已經(jīng)不再完全能適用于大中型容量的動(dòng)力鋰離子電池的設(shè)計(jì)中，所以本論文提出了設(shè)計(jì)具有強(qiáng)散熱能力和低產(chǎn)熱量的大容量的

2、動(dòng)力鋰離子電池結(jié)構(gòu)的方法。
　　 首先，以廣州力柏能源公司量產(chǎn)的3.2V/50Ah磷酸鐵鋰(LiFePO4)動(dòng)力電池為研究對(duì)象，搭建了動(dòng)力鋰電池?zé)峁?shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)架。測(cè)量和研究不同放電倍率和外界溫度對(duì)電池的放電性能和熱性能的影響，實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明:過高或過低的環(huán)境溫度都將對(duì)電池的輸出容量和放電時(shí)的電壓產(chǎn)生不利的影響;放電倍率越大，電池所能放出的容量越少，且電池表面的溫度越高。另外，也測(cè)量了組成電池材料的熱物性參數(shù)和測(cè)試用電池的密

3、度和質(zhì)量，作為模擬分析時(shí)材料的特性和載荷輸入。
　　 其次，根據(jù)理論分析提出能夠減少電池工作過程中的產(chǎn)熱和強(qiáng)化表面散熱的方法，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試用電池提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，主要包括以下兩個(gè)方面內(nèi)容:一、外部結(jié)構(gòu)尺寸的優(yōu)化;通過建立四種不同尺寸的電池模型，分析其在各放電倍率下的熱性能，綜合比較不同散熱結(jié)構(gòu)的散熱能力和可用性。二、對(duì)經(jīng)過外部結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的電池建立其內(nèi)部電極單元的電熱耦合模型，研究電極片結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力鋰離子放電性能和電池產(chǎn)熱量的影響

4、。為減少電池設(shè)計(jì)時(shí)投入的成本和周期，及深入的了解電池內(nèi)部極片上電場(chǎng)和電流密度的分布，本論文采用ANSYS Workbench中的電熱耦合模塊對(duì)電池的熱優(yōu)化結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值研究。為驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的正確性，比較了不同放電倍率下實(shí)驗(yàn)測(cè)量所得電池表面的溫度分布和模擬所得的電池表面溫度一致性，對(duì)比結(jié)果具有較好的吻合度。
　　 最后，針對(duì)提出的優(yōu)化方案進(jìn)行的模擬結(jié)果表明，電極單元上正負(fù)極極耳相對(duì)放置且寬度增大時(shí)，電極片上活性物質(zhì)的利用率提高，