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锂离子电池热模型研究概述
锂离子电池是目前最常用的可充电电池之一，广泛应用于电动车、便携设备等领域。
由于锂离子电池在使用过程中会产生大量的热量，导致电池性能退化、寿命缩短等问题，因此研究其热模型具有重要意义。
锂离子电池热模型研究可以分为宏观模型和微观模型两类。
宏观模型主要从整体电池的角度出发，考虑电池内部的热传递、自发放热等热学特性，采用热传导方程、热对流方程等方法建立电池热模型。
微观模型则从原子和分子的角度出发，研究电极内部的热学特性和反应机理，采用分子动力学、热力学等方法进行模拟和分析。
锂离子电池热模型的研究可以帮助了解电池内部的热学特性和能量转化机制，在电池的设计、优化和使用过程中具有重要应用价值。
未来随着电动车、储能设备等领域的不断发展，锂离子电池热模型的研究也将不断深入，为电池科技的进步提供坚实的理论基础。
车用动力锂电池产热机理研究现状李斌;常国峰;林春景;许思传【摘要】精确的锂离子电池产热量是电动汽车电池包热管理设计的基础.总结了现有锂离子电池产热模型,指出Bernadi产热模型在计算电池产热时通用性较高.整理了3种测量温熵系数dE/dT的方法:直接测量法、可逆热等值法以及极化热扣除法.给出了Bernadi产热模型关键参数温熵系数dE/dT特征值,为各类锂离子电池包产热计算提供了依据.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2014(038)002【总页数】4页(P378-381)【关键词】锂离子电池;产热机理;温熵系数【作者】李斌;常国峰;林春景;许思传【作者单位】同济大学汽车学院,上海201804;同济大学新能源汽车工程中心,上海201804;同济大学汽车学院,上海201804;同济大学新能源汽车工程中心,上海201804;同济大学汽车学院,上海201804;同济大学新能源汽车工程中心,上海201804;同济大学汽车学院,上海201804;同济大学新能源汽车工程中心,上海201804【正文语种】中文【中图分类】TM912.9电动汽车(EV和HEV)在使用过程中“零排放”和高效率的特点日益突显其对于减少环境污染及石油依赖度的重要性，世界各国及主要汽车集团均提出了一系列振兴电动汽车产业的规划。
锂离子电池作为电动汽车动力输出的主要能量来源，其性能及寿命与其工作温度密切相关，需要采用有效的热管理措施以保证其在不同环境及使用条件下正常工作。
为指导电动汽车电池包的热管理方案设计，需要研究电池在不同使用条件下的产热散热情况，建立锂离子电池热模型。
锂离子电池产热模型不断发展，按模型原理可分为电化学-热耦合模型，电-热耦合模型和热滥用模型，按模型维度又可分为集中质量模型(零维模型)、一维模型、二维模型和三维模型[1]。
电池充放电过程中的内部产热是极其复杂的，为了能够建立精确的产热模型，需要研究在任意充放电时刻及电池温度下的电化学反应速率不同以及电池内部的电流密度不均匀分布引起的各类反应热、焦耳热[2]，但该种方法往往需要大量的实验数据以确定电池产热模型中的各个参数，费时费力。
可编辑修改精选全文完整版锂离子电池的研究进展及应用前景近年来，新能源电池市场的发展迅猛，尤其是锂离子电池，在家用电器、电动车、太阳能等领域得到了广泛的应用。
对于锂离子电池的研究，不仅能够提高电池的性能，同时也能够为其更进一步的应用提供技术支持。
本文介绍了锂离子电池的研究进展以及其应用前景。
一、研究进展1. 电极材料改进电池的性能主要取决于电极材料的性质，因此在锂离子电池的研究中，电极材料的改进是必不可少的。
传统的电极材料为石墨，但石墨有低比容量、低导电性、易热化等问题。
近年来，锂离子电池的革新主要是基于正极和负极材料之间的平衡。
目前用于正极的材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4等，用于负极的材料主要有石墨、金属锂、硅材料等。
这些材料科技的不断创新进步，使得锂离子电池的性能得到不断提升。
2. 电解质电解质是电池中极为重要的部分，因为它赋予电池主要的性能（如循环性能、电池容量、能量密度等）。
在传统的锂离子电池中，一般使用液态电解质，但液态电解质有泄漏的风险，而且易于氧化和燃烧。
为了提高电池的安全性和循环性能，目前锂离子电池中主要使用固态电解质。
固态电解质中，最为主流的是氧化铝、氧化锆等陶瓷材料。
固态电解质具有优异的化学稳定性，与高无效性的锂电求得更高电化学性能和更安全性的使用。
3. 电池系统除了电极材料和电解质的改进之外，电池系统的研究也是锂离子电池中一个必不可少的研究领域。
在电池工作过程中，电极和电解质之间的变化会影响电池的循环性能。
而电池系统从整体的角度出发，可以有效的解决这一问题。
电池系统研发的一个核心是电池管理系统（BMS），BMS在锂离子电池中起着重要的作用，它将对电池的使用和维护起到至关重要的作用。
同时，电池系统的研究还包括了钝化处理、电极的表面改性等专业技术的研发。
这些研究都可以有效的提高锂离子电池的研发与应用。
二、应用前景随着汽车、家用电器、通讯等领域的快速发展，锂离子电池在各个领域得到了广泛的应用。
锂离子电池可逆与不可逆生热特性研究可逆生热特性是指在电池充放电过程中，由于电化学反应释放或吸收的热量可以完全利用的特性。
锂离子电池的可逆生热主要来自于锂的离子在正负极之间的迁移和嵌入/脱嵌过程中的电化学反应。
在充电过程中，锂离子从正极向负极迁移，同时通过化学反应与负极材料发生嵌入反应；在放电过程中，锂离子从负极向正极迁移，同时与正极材料发生脱嵌反应。
这些电化学反应释放或吸收的热量可以通过设计合适的散热系统进行控制和利用，以提高电池的能量效率。
不可逆生热特性是指在充放电过程中无法完全利用的热量。
不可逆生热主要来自于电池的内阻和电化学反应的不完全转化。
电池内阻会导致在充放电过程中产生大量的电阻热，这部分热量无法被利用，并会引起电池温升。
此外，电化学反应的不完全转化也会导致能量的损耗并产生额外的热量。
不可逆生热特性对电池的性能和安全性有着重要的影响。
首先，不可逆生热会导致电池温升，这可能引起热失控和安全问题。
其次，不可逆生热也会减少电池的可用能量，并降低电池的能量效率。
为了降低不可逆生热特性，可以采取以下措施。
首先，改进电池的设计，减小电池的内阻，以减少由于电阻热引起的能量损耗。
其次，优化电池的材料选择和制备工艺，提高电化学反应的转化效率。
此外，设计合理的散热系统，将电池产生的热量有效地散发出去，也是降低不可逆生热特性的关键。
在锂离子电池的研究中，对于可逆和不可逆生热特性的研究可以通过热分析技术（如差示扫描量热仪）和数值模拟方法来进行。
通过这些方法，可以测量和分析锂离子电池在不同充放电条件下的热量释放情况，并找到减少不可逆生热的途径。
总之，锂离子电池的可逆和不可逆生热特性对电池的性能和安全性有着重要的影响。
通过对其研究，可以提高电池的能量效率和使用寿命，并为电池的设计和制造提供指导。
锂离子电池可逆与不可逆生热特性研究李维平;李隆键;陈化雨【摘要】以商用圆柱形18650电池为研究对象,利用Bernardi简化生热模型,综合考虑了电池单体在不同温度、不同荷电状态(SOC)下的实际生热情况,通过混合脉冲功率性能放电测试(HPPC)和开路电压测试,拟合得到电池单体生热、直流内阻与SOC、温度的函数关系.结果表明,电池单体的生热与温度、SOC有很大关联,建立的单体生热模型可为动力电池包热管理的模拟和优化提供参考.【期刊名称】《汽车工程学报》【年(卷),期】2019(009)002【总页数】7页(P123-129)【关键词】电动汽车;锂离子电池;生热;热管理【作者】李维平;李隆键;陈化雨【作者单位】重庆大学能源与动力工程学院,重庆 400044;重庆大学能源与动力工程学院,重庆 400044;重庆大学能源与动力工程学院,重庆 400044【正文语种】中文【中图分类】TM911锂离子动力电池热管理技术对动力电池在电动汽车领域的安全高效利用具有重要作用。
一般来说，电池单体最佳工作温度是在15℃～35℃，而实际电动汽车的工作温度则处于较大的波动范围。
因此，为防止电池工作温度的急剧变化导致不可控反应的发生，需对锂离子电池包的换热方式进行优化，一方面控制工作环境的最高温度，另一方面控制内部温度的一致性，预防电池包内部局部热点的产生，保证电池包整体性能的高效和安全。
在工程应用中，电池单体常被视作均匀发热体，忽略生热特性对电池电化学反应过程以及单体空间上温度的不一致性等因素的影响，利用集总参数思想简化成一维热模型。
在最初的研究中，BERNADI等[1]将电池生热分成不可逆热和可逆热两部分，研究了工作电流与电压降对电池生热的影响。
随着研究的深入，发现电池的瞬态生热量受温度、SOC、充放电倍率等因素的影响。
GERVER等[2]和XU等[3]研究了温度对电池特性参数的影响。
INUI等[4]、LIU等[5]、KARIMI等[6]研究了SOC和温度与电池生热的关系，为电池单体生热模型的建立提供了建议。
固态锂离子电池的理论与研究第一章：引言固态锂离子电池是一种新型电池，其相较于传统的锂离子电池具有更高的能量密度、更长的寿命以及更高的安全性能。
由于锂离子电池的应用更加普及，因此固态锂离子电池的研究也愈加重要。
本文对固态锂离子电池进行理论探讨以及研究最新进展。
第二章：固态电解质的性质和种类固态电解质是固态锂离子电池的重要组成部分，其性质和种类影响着固态锂离子电池的性能和应用范围。
目前固态电解质主要有固态聚合物电解质、氧化物电解质、硫化物电解质等。
固态聚合物电解质的导电性能较差，但其在温度范围和化学稳定性方面有较大优势。
氧化物电解质的导电性能较高，但其与电极材料之间的界面化学稳定性有待提高。
硫化物电解质具有良好的导电性能和化学稳定性，但其在温度性能方面有待改进。
因此，研究、开发新型的固态电解质是固态锂离子电池研究的热点。
第三章：固态电解质的制备方法固态电解质的制备方法主要有固态相转化法、物理共混法、化学合成法等。
其中固态相转化法是固态锂离子电池中较为常用的方法，其通过原料间的固态相互转化来获得所需的固态电解质。
但该方法需要进行高压处理，工艺复杂度大，制备成本较高。
物理共混法和化学合成法则相较之下较为简单，但其在制备过程中会出现电解质不均匀的情况，因此需要优化材料的比例和混合方式。
第四章：固态电解质对固态锂离子电池性能的影响固态电解质的性能对固态锂离子电池的性能具有重要影响。
其中，电导率、力学性能、化学稳定性和界面能的影响是颇为明显的。
对于电解质的电导率，其导电性能越好，固态锂离子电池的输出电流也就越大。
同时，力学性能的优化可以减少电解质和电极材料之间的剥离和分离现象，提高固态锂离子电池的使用寿命。
在化学稳定性方面，电解质的抗化学腐蚀性能也决定了固态锂离子电池的安全性能。
界面稳定性则对研究、设计锂离子电极材料非常重要。
第五章：固态锂离子电池的应用前景固态锂离子电池的应用前景广泛，主要涵盖大容量电池、高功率电池、无线电池和电动汽车电池等领域。
锂离子电池技术的研究进展锂离子电池是一种经典的可充电电池，其具有体积小、重量轻、能量密度高等优势，在移动通信、电动车、储能、航空航天等领域得到广泛应用。
随着科技的发展和需求的不断增加，锂离子电池技术在结构设计、电极材料、电解液等方面都得到了很大的改进和创新。
本文将介绍锂离子电池技术的研究进展，从多个角度探究其发展趋势和前景。
一、锂离子电池的结构设计电池的结构设计是决定其性能和循环寿命的关键。
一般来说，锂离子电池的结构主要包括正极、负极、电解质等组件。
近年来，随着材料科学的不断进步，锂离子电池结构设计也得到了极大的发展。
在正极材料方面，过渡金属氧化物正极材料（例如LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等）是锂离子电池的主流正极材料，其中LiFePO4正极材料具有很好的安全性和较高的电化学性能，正在成为锂离子电池领域的一个新兴研究方向。
在负极材料方面，将碳材料的石墨化应用于锂离子电池负极材料是减轻电池重量和提高电池能量密度的有效途径。
最近，为了提高电池的性能，石墨化碳材料的晶体结构进行了改进，例如采用硬碳、微米纤维等材料来改善石墨化碳的性能。
电解质是电池中的重要组成部分，一般使用电解液来实现离子的传导。
新型电解液材料的出现，能够提高电池的韧性、抗干扰性、安全性和电化学性能。
现在，固态电解质被认为是提高电池的稳定性和循环寿命的最有前途的电解质方向之一。
二、锂离子电池的电极材料电极材料是锂离子电池中起到媒介传导作用的关键组成部分。
近年来，针对锂离子电池中的电极材料进行了很多研究。
正极材料方面，磷酸铁锂是新兴的正极材料，具有较高的比容量（170mAh/g）、较高的放电平台电压3.45V（vs Li/Li+）以及优良的循环寿命。
二氧化钛正极材料则是另一种热门材料，其通过改变二氧化钛的结构和化学组成来增加其电容量，进一步提高了电量的密度。
负极材料方面，石墨负极材料是目前应用最广泛的负极材料。
近年来，人们通过增加石墨负极材料的粗度和孔隙度来提高电池的效率和循环寿命。
锂离子电池热特性参数测量方法研究姜余;陈自强【摘要】目的针对深海等极端环境下载人潜水器锂离子动力电池热管理问题,对10 Ah三元镍钴锰锂离子电池展开热特性参数测量方法研究,为锂离子电池热管理建模提供理论依据.方法首先利用精密测量仪器并结合传热学原理对电池导热系数进行计算,其次基于电池温度与环境温度跟随的控制策略搭建高精度的绝热实验箱.绝热环境下,电池的实际产热将会完全转化为自身的内能,与外界之间没有热量交换.在绝热实验箱中利用脉冲测试方法辨识三元镍钴锰锂离子电池的比热容.结果热物性参数测量结果具有较高准确性,带入热模型中的温度计算结果与实际温度测量结果绝对误差不超过0.5℃,平均相对误差为0.0184.结论基于实验方法得到的电池热特性参数能够反映锂离子电池的热状态,测量结果与实际值误差在可接受范围之内.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2018(015)012【总页数】5页(P60-64)【关键词】镍钴锰酸锂电池;热特性参数;热管理;绝热环境【作者】姜余;陈自强【作者单位】上海交通大学海洋工程国家重点实验室,高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海 200240;上海交通大学海洋工程国家重点实验室,高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海 200240【正文语种】中文【中图分类】TM912近年来，随着世界各国对海洋资源开发的逐渐重视，各种新型海工装备逐渐走进人们的视野。
我国自主研发的“深海勇士号”载人潜水器，创造了世界同一级别深海载人潜水器作业时间最长的纪录，该载人潜水器以锂离子电池为动力源，可实现快速上浮和下潜，增加在深海作业的时间。
锂离子电池相比于其他类型电池有能量密度大、无记忆效应、自放电少等优点[1]，然而锂离子电池的性能与工作温度密切相关。
温度过高将会严重影响锂离子电池的寿命，甚至会造成锂离子电池自燃的严重后果[2-3]。
温度过低时，锂离子电池性能大幅度降低，内阻显著增大，在极寒环境下，甚至会导致无法正常放电[4]。
锂离子电池的研究进展综述锂离子电池的研究进展刘文 2015200807近十年以来，通过对新电极材料和新存储机理的开发研究，基于锂的可重复充电电池技术得到了飞跃发展，电池性能不断提高。
得益于纳米技术的不断探索发现，传统电池材料存在的许多重难点基础问题极有希望得到解决。
一、纳米技术致力于解决传统电池领域的哪些重大问题？1. 体积变化导致活性颗粒和电极的开裂与破碎传统嵌入式电极材料在充放电过程中的体积变化较小。
而对于新型的高容量电极材料而言，由于充放电过程中，大量Li物种嵌入和脱嵌，发生巨大的体积变化。
经过多次循环之后，活性颗粒和电极材料会开裂和破碎，影响电学传导，并造成容量降低，最终导致电池失效，大大缩短了电池的使用寿命。
据报道，合金型负极材料的体积膨胀率中，Si为420%，Ge和Sn为260%，P为300%。
而传统的石墨负极只有10%。
图1. 活性颗粒和电极材料在充放电过程中开裂和破碎的过程硅极负极的解决方案纳米材料一个天然优势就在于，其尺寸较小，可以在颗粒和电极层面上有效抵抗力学上的破坏。
高容量电极材料有一个基本参数，叫做临界破碎尺寸。
这个参数值取决于材料的反应类型（譬如合金反应，转化反应）、力学性能、结晶度、密度、形貌以及体积膨胀率等一系列参数。
而且，电化学反应速率对于颗粒的开裂和破碎影响重大，充放电速率越快，产生的应力就越大。
当颗粒尺寸小于这个临界尺寸时，锂化反应引起的应力就能得到有效控制，从而缓解颗粒的的开裂和破碎行为。
研究表明，Si纳米柱的临界尺寸是240-360 nm，Si纳米线的临界尺寸是300-400 nm，这一区间范围主要是受到电化学发宁速率的影响。
晶化Si纳米颗粒的临界尺寸大约是150 nm。
图2. Si纳米线负极材料可以适应应力的影响因此，颗粒的破碎问题可以通过使用低于临界尺寸的各种纳米结构材料来实现，譬如纳米柱、纳米线、纳米颗粒、纳米管、纳米棒、以及纳米复合材料等。
至于电极的破碎问题主要是采用一系列胶粘方法将Si纳米颗粒粘结在集流器上实现。
锂电池的研究进展摘要：锂离子电池由于比能量高和使用寿命长,已成为便携式电子产品的主要电源。
尖晶石LiMn2O4正极材料在不同混合溶剂的电解质溶液的电化学性能。
用循环伏安法和交流阻抗技术研究了Li/有机电解液/LiMn2O4电池的电化学行为,综述了锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备、结构及其电化学性能。
采用溶胶-凝胶法和旋转涂布工艺,在较低的退火温度(450e)下制备了尖晶石型LiMn2O4薄膜。
关键词：正极材料; 电化学性能 ;薄膜1前言作为锂离子电池电解质溶液的主体成分,溶剂的组成和性质影响和决定着LiMn2O4正极材料的宏观电化学性能。
电解质溶液的电导率大小、电解质溶液在电极表面的氧化电位以及电解质溶液对电极材料活性物质的溶解性都在不同程度上直接影响LiMn2O4电极材料的容量、寿命、自放电性能和倍率充放电性能[。
近年来,寻找合适的电解质溶液组分,以进一步改善和提高LiMn2O4正极材料的电化学性能正在引起人们越来越广泛的关注。
系统地研究溶剂组成对LiMn2O4正极材料电化学性能的影响,探讨影响LiMn2O4正极材料电化学性能电解质溶液因素,进一步明确新型电解质溶液体系的优化目标,将为LiMn2O4正极材料在锂离子电池工业中的广泛应用奠定基础。
本文使用恒电流充放电和粉末微电极的循环伏安方法研究了尖晶石LiMn2O4正极材料在不同混合溶剂体系的电解质溶液中的电化学性能。
结合溶剂组分和电解质溶液的理化特性,详细探讨了影响LiMn2O4正极材料电化学性能的溶剂因素及其影响机制。
锂离子电池正极材料的选择是锂离子电池电化学性能的关键。
作为正极材料的嵌锂化合物是锂离子电池中锂的/存库0,它应满足:(1)在所要求的充放电电范围内,具有与电解质溶液的电化学相容性;(2)温和的电极过程动力学;(3)高度的可逆性;(4)全锂化状态下在空气中的稳定性。
目前研究较多的是层状的LiMO2和尖晶石型LiM2O4(M=Co、Ni、Mn、V等过渡金属离子)。
锂离子电池产热特性理论模型研究进展匡勇;刘霞;钱振;郭成龙;黄丛亮;饶中浩【摘要】本文根据近年来锂离子电池产热特性方面的研究,详细阐述了锂离子电池产热的基本原理,并总结了国内外锂离子电池产热模型的研究现状.重点针对电化学-热耦合模型、电热耦合模型以及热滥用模型进行了详细综述,并在此基础上对锂离子电池热效应的研究和产热模型的建立进行了展望.【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2015(004)006【总页数】10页(P599-608)【关键词】锂离子电池;电化学模型;电-热耦合模型;热滥用模型【作者】匡勇;刘霞;钱振;郭成龙;黄丛亮;饶中浩【作者单位】中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】TM911由于全球石油资源的枯竭和环境恶化等已经成为世界各国所密切关注的问题，新能源利用和发展成为各国未来发展的重点。
锂离子电池因其容量大、体积小、比能量高、单体电池电压高、可反复充放电、循环使用寿命长和绿色无污染等优点成为各国学者关注的热点。
锂离子电池的研究始于20世纪60年代，在20世纪90年代得到了迅猛发展。
如今，锂离子电池已经广泛应用于手机、笔记本电脑、电子产品、电动车、军事通讯设备和航空航天领域。
随着人们对生活环境要求的日益提高，具有节能优势的新能源电动汽车的需求将会急剧上升，而锂离子动力电池作为电动汽车的核心之一，将会随着电动汽车的发展呈现爆发式增长。
随着锂离子电池的广泛应用，锂离子电池的热安全问题日益凸显。
热量的不及时散出，会导致电池发生过热、燃烧甚至爆炸[1-2]。
表1列举了近年来由于锂离子电池热失控而造成的事故及原因。
国外对于电池产热效应的研究在20世纪80年代就已经开始了，美国加州大学伯克利分校的Bernardi等在1985年提出了电池内部的生热模型[3]。
1997年Saito通过实验发现锂离子电池放电过程中的热量和电化学反应热和极化产热有关[4]。
1987年Sharpe等[5]发现铅酸电池在低温环境下，充电能力会大幅度下降。
1999年 Biensan等对锂离子电池在电学、力学、热力学和环境方面的性能进行了安全检测。
测试结果表明电池的电极、电解液和黏结剂在不同温度下会发生不同的反应，从而影响电池的性能[6]。
国外对于锂离子电池热效应的研究已经向多维度、高参数、改善电池材料等方向发展。
我国对于锂离子电池的研究早在20世纪80年代就已经开始了[7]。
但是，国内关于电池产热机理的研究起步比较晚。
2002年胡广侠等[8]分析了影响锂离子电池安全性能的因素，电池温度不仅会影响电池的性能，当电池的产热速率大于散热速率时就可能导致冒烟、着火和爆炸等情况。
2005年王青松等[9]从锂离子电池各部分材料出发，分析了锂离子电池内部的主要产热行为。
清华大学李腾等[10]对国外的3种不同锂离子电池的产热模型进行了综合分析，同时指出了当前产热模型的缺点和发展方向。
近几年来，对于锂离子电池产热机理的研究已经成为研究热点。
根据各国研究进展，锂离子电池产热模型按维度可分为集中质量模型、一维模型、二维模型和三维模型。
根据产热原理可分为电化学-热耦合模型、电-热耦合模型和热滥用模型。
还有学者将锂离子电池产热模型分为均一化参数模型和分布化参数模型[11]。
本文主要针对电化学-热耦合模型、电-热耦合模型和热滥用模型的相关研究进行阐述。
锂离子电池在正常情况下的产热可以总结为3个方面：锂离子电池内部的可逆化学反应热，电池的极化产热和电池欧姆产热3个方面。
从传热学的角度，锂离子电池内部产热是一个非稳态的产热问题。
可以描述为式(1)式中，ρ为单体电池的密度；C为电池的比热容；q为单位体积电池的产热量。
1985年，Bernardi等[3]提出了电池内部产热的基本理论和计算公式。
对电池的热效应主要考虑电池的产热速率q，电池的反应热，系统的热量增加，相变产热速率和物质反应速率不均匀带来的产热速率。
在正常充放电情况下，可以认为电池内部的浓度是均匀的，不存在浓度梯度，这样就可以忽略物质反应速率不均匀所带来的产热速率。
同时，正常状况的电池可以忽略电池内部的相变，可以忽略热[11]。
这样模型就可以简化为式(3)进一步展开为式(4)式中，I为电池的总电流；U为平均开路电压；E为电池的电动势；T为电池的平均温度。
能量传递方式主要是传导、对流和辐射。
在电池内部，热量的传递主要是热传导；电池的散热主要为自然对流和强制对流。
在电池产热模型中一般可以忽略电池的热辐射效应。
根据牛顿冷却公式可以得到式(5)式中，h为对流换热系数；为电池外部流体温度；为电池表面温度。
电化学-热耦合模型就是在假设电池内部电流均匀的情况下，综合电池内部化学反应热来描述电池的产热机理。
在建立电化学-热耦合模型之前，需要详细了解锂离子电池集流体附近固相和液相的离子浓度、离子迁移速度等情况。
由于电化学-热耦合模型假设电池内部电流密度均匀，往往在仿真的时候会造成比较大的、主要用来模拟小型电池在正常情况下的热效应，不适用于大型电池的仿真模拟。
国外对于电化学-热耦合模型的研究比较成熟，从微观离子迁移、电子迁移到宏观产热都有比较深入的分析。
并且，对于锂离子电池内部各部分材料的电化学性质有较为深入的研究。
电池的产热主要可分为可逆热和不可逆热，可逆热主要为电化学反应热，不可逆热主要为电池的极化热和欧姆内阻产热。
1997年Saito通过实验观察到电池的产热主要来自于电化学反应热和电池极化热。
通过观察电池在283～333 K放电过程的产热情况，发现在333 K时电池的产热功率最高[4]。
2001年，Sato 通过模拟和实验验证锂离子电池的产热可分为3部分：反应热、极化热和欧姆产热[12]。
2003年，Srinivasan等通过二维电化学-热耦合模型，对LiMn2O4锂离子电池在不同放电电流下温度随SOC的变化研究了可逆热、不可逆热和欧姆热在电池产热中的比重[13]。
通过对电池产热来源分类的研究，对电池热效应的仿真研究和电池热管理系统的设计具有指导作用。
电池的内阻直接影响电池的不可逆产热，而电池的内阻在电池的工作过程中并不是一成不变的，它与电池的温度和电池的SOC有关。
2006年， Onda等[14]通过对小容量电池的研究发现，锂离子电池反应过程中的熵变仅与电池的SOC 有关，与电池过程中的环境温度无关。
同时对工作中电池内阻的测量提出了4种方法。
对电池产热模型的建立提供了较好的理论基础，尤其在对电池的可逆热和不可逆热的分析上有了较好的依据。
2007年，Inui等[15]比较了锂离子电池二维和三维产热模型，认为三维模型适用于大型锂离子电池的设计。
同时研究发现：锂离子电池的内阻与电池的SOC和环境温度有关。
一般情况下电池温度越高，电池内阻越低；反之，电池温度越低，电池内阻越高。
影响锂离子电池产热的因素主要为电池的本身充放电状态和电池的充放电的环境条件。
包括电池SOC、充放电电流大小、电池工作环境温度和电池的对流以及辐射换热的情况等。
2000年，Song等[16]对聚合物锂离子电池建立电化学-热耦合模型，对不同放电电流下的电池温度分布和生热速率进行了模拟，得到了不同状态下的温度分布云图。
图1是电池放电结束时的温度分布。
通过实验验证，模拟结果和实验结果吻合较好。
Gu等[17]用镍氢电池建立了电化学模型，模拟发现，当环境温度较低和充电倍率较高时，电池的温升速率很快。
这对锂离子电池热效应的研究有一定的借鉴作用。
2002年， Wu等[18]研究发现：随着电池SOC和放电电流的增加，电池的温升加快，电池内外温差加大。
采用强制对流可以降低电池表面温度，但是会增加电池的温度分布不均匀性。
采用热管理可以合理有效地降低电池的温度。
Al-Haallaj等[19]通过建立一维电化学模型，模拟了锂离子电池在采用相变材料下的锂离子电池内部温度场的分布。
发现相变材料对锂离子电池组能起到很好的热管理效果。
2005年，Chen等[20]通过对一维、二维和三维模型比较，建立了一个考虑边界辐射换热和对流换热的三维分层模型。
通过验证发现，其精度较其它模型高。
提出辐射换热是电池散热的一个重要过程，提高发射率是一种经济高效的散热方式[20]。
在综合分析电池热效应时应综合考虑影响电池产热和散热的各种因素，从而得到较高精度的分析模型。
2010年，Forgez等[21]采用将热电偶插入电池内部的方法来测量电池内部温度变化情况。
发现电池在工作过程中电池内部温度和外部温度差高达10 ℃。
同时，采用所测参数建立模型模拟所得到的结果与实验结果差值小于1.5 ℃。
认为此方法具有较好的可行性。
由于电池的内部很难测量温度，这种方法还是有很好的借鉴意义。
2008年杨凯等[22]使用集中质量的方法，使用镍氢电池模拟和试验，将电池内部看成一个均匀非稳态的热源进行模拟得到电池内部的温度分布情况。
实验采用微量热仪测量电池充电过程中产热。
模拟与实验结果吻合较好。
这对锂离子电池产热模型的建立有一定的借鉴作用。
李奇等通过实验和模拟结合得到了和国外研究结果相同的结论。
认为锂离子电池的产热主要来源可分为可逆热和不可逆热[23-25]。
同时，李奇等[23]通过实验测量发现：电池在中小倍率下的产热主要来自可逆热和不可逆热，而在大倍率下电池的产热主要来自于不可逆热。
李文成等[26]用实验的方法对C/LiFePO4动力蓄电池在放电过程中的电池表面温度变化进行了研究。
实验表明，电池在放电过程中电池表面温度升高和电流大小呈抛物线关系，而在放电完成后，电池表面温度增加与放电电流呈线性关系。
张遥等[24]通过模拟得出结论：决定电池产热的根本原因是电极的电导率和电池的电解质。
同时发现电池的结构设计对电池的热效应也有很大影响。
锂离子电池不同类型的产热主要取决于电池的充放电倍率。
锂离子电池中电极材料，电解液中电子、离子的输运性质以及反应速率直接关系到电池的不可逆产热。
Zhang[27]研究了圆柱形锂离子电池中电解液的输运性质。
研究发现：锂离子浓度和电解液中的锂离子的浓度梯度是锂离子电池极化热和欧姆热的主要影响因素。
2012年，Wu等[28]用电化学-热耦合对LiMn2O4电池在不同操作条件下的温度场进行了模拟。
对电池的温度和电池里面的反应速率和离子浓度的关系进行了研究。
模拟结果与实验吻合较好。
2014年，朱聪等[29]通过考虑锂离子电池的电极电流密度/集流体区域固相和液相的电子迁移速率等建立了电化学-热耦合模型。
