锂离子电池产热特性研究进展

模型仿真方法两个方面来分别对锂离子电池热问题研究进展进行全面详细地总结和分析，并指出两种不同研

究方法的优缺点.因此，在以后的研究中，科研工作者应该将实验手段和模型仿真方法结合起来研究锂离子

电池的热问题.关键词：锂离子电池；产热；实验手段；模型仿真

doi:10.12028/j .issn.2095-4239.2019.0130中图分类号：06.21 文献标志码：A 文章编号：2095-4239 （2019） S1-049-07Research progress on thermogenic characteristics of lithium ion

batteriesCHEN Hu, XIONG Hui, LI Yunjie, LIXinfeng(Hefei Guoxuan High-tech Power Energy Co., Ltd., Hefei 230011, Anhui, China)Abstract: The thermal characteristics of lithium ion batteries directly affect their performance

(such as capacity, internal resistance and power, etc) and the thermal safety in practical applications,

which is also the most concerned aspect of consumers. In order to better guide the design of

lithium ion battery and the strategy during safe and efficient application for the production and life,

therefore, intensive study of thermal characteristics for lithium ion battery in various conditions

is quite important and necessary. In this paper, from the two aspects of experimental methods and model simulation methods, the research progress on the thermal problems of lithium ion batteries

is summarized and analyzed in detail, and the advantages and disadvantages of the two research

methods are pointed out. Therefore, in future research, researchers should combine experimental

means and model simulation methods to study the thermal problems of lithium ion batteries.Key words: lithium ion batteries; production of heat; experimental means; model simulation电池是指能够实现电能和化学能相互转换的 池和锂离子电池等。其中，锂离子电池具有循环

载体，可以为电子器件提供能量。与一次电池相

比较，二次电池可以重复使用且更加环保，已经

使用寿命长、充放电效率高、比能量高、使用过

程无污染等一系列优点，成为目前使用比较广泛

的二次电池⑴旬。锂离子电池根据应用领域可分为

是人们生产和生活必不可少的物品。目前，常用 的二次电池主要有铅酸电池、银镉电池、镰氢电收稿日期：2019-06-11；修改稿日期：2019-07-12o基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFB0100306）o第一作者及联系人：陈虎（1990—）,男，博士，主要研究方向为锂离 子电池安全机理分析，E-mail： chenhu@gotion.com.cn。

消费型锂离子电池（笔记本电脑、手机、相机等

其他电子产品）、动力型锂离子电池和储能型锂

离子电池。但是，最近几年发生的锂离子电池着火爆炸

50储能科学与技术2019年第8卷等安全事故引起了广大消费者的担忧，锂离子电 池的热安全风险阻碍了其进一步发展⑺刃。锂离子

电池在使用的过程中有可能会发生过充、过放电

产生枝晶穿透隔膜，造成短路，产生大电流从而 引发着火爆炸；或遭到外界挤压、穿刺引起系统 内部短路的情况，造成电池内部短路而积累大量 的热，电池温度急剧上升继而引发热失控[10-12]=因此，研究和分析锂离子电池热特性和热 安全性，对电池进行优化设计，进而估算不同时 刻电池内部温度变化趋势，最终设计和制定热管

理方案，保证锂离子电池在合理的温度范围内工 作，从而有效保证电池在运行过程中的安全性和 可靠性，提高电池的使用寿命，避免由于热失控

导致的安全事故有着重要的意义。目前，对于锂 离子电池热问题的研究主要从两方面进行，一

是通过实验手段来对电池产热进行研究，二是利 用模型仿真手段电池产热进行分析。1锂离子电池产热实验研究实验方法主要是借助于常用的量热设备，去

监测锂离子电池在某种工况下的热特性。实验手 段是研究锂离子电池产热不可或缺的重要方法之

一，掌握锂离子电池热测量方法是准确进行热分

析的重要手段。1.1利用实验手段对锂离子电池产热进行分析传统测量热主要是通过对材料热物性参数表 征来间接获取电池产热信息。目前，关于锂离子

电池产热方面研究，主要的实验手段是加速量热

仪（accelerating rate calorimeter, ARC）和等温量

热仪（isothermal battery calorimeter, IBC）。加速 量热仪是用于近似绝热的情况下对样品放热行为 及其安全性进行测试分析。其主要功能有：电池

热稳定性研究，包括自放热温度点和放热速率；

电极材料（正负极）、电解液的热稳定性；电池 比热容（勺）精确测试；电池爆炸极限研究；电 池充放电温升单点和多点测试；电池热失控在线 可视化观看；电池针刺、挤压、过充等研究。等

温量热仪是基于等温量热原理设计的量热仪，在

测量过程中，仪器利用冷却系统保持电池温度恒 定，测量电池与外界交换的热量，可用于电池在

正常工况、正常温度范围内的电池产热量精确测 量。现阶段研究中，科研工作者将量热技术与电 化学测试方法联合使用，利用综合手段分析电池

的产热和电化学行为之间的内在联系。早在1998年，伊利诺理工大学的HONG等M 以商业化Sony圆柱锂离子电池（Type U518650, 额定容量为1.35 A-h,正极材料为LiCoO2,负极材 料为无序碳）为研究对象，通过量热仪和多通道

电池循环仪联用方法来分析工况温度（35 °C、45 °C

和55 °C）和充放电倍率（C/3、C/2和C/1）对电 池产热速率的影响。从电池产热效应随充放电过

程变化曲线来看：在放电过程中，电池一直表现

放热效应；而在充电过程中，刚开始（荷电状态

小）电池表现出吸热效应，随后电池表现放热效 应。充电过程中电池表现出先吸热后放热的原因

为：在充电过程中，电池反应是吸热效应，开始

阶段的反应热占主导地位，电池整体表现出吸热

效应；而随后电池的焦耳热占主导地位，电池整

体表现出放热效应。同时，实验数据表明：在放

电阶段，放电倍率（C/3、C/2和C/1）对电池的放

热效应有着显著影响，而环境温度（35 °C、45 °C 和55 °C）对电池的放热效应只有着轻微的影响。随后，HALLAJ等阴在35 °C的工况温度下， 通过绝热量热仪和多通道电池循环仪联用方法

来分析充放电倍率（C/6、C/3、C/2和C/1）对电 池温升和产热速率的影响。作者将测试电池种类 进行扩展，主要有：商业化Sony公司的圆柱锂

离子电池（US18650,额定容量为1.35 A-h,正

极材料为LiCoO2,负极材料为焦炭）、商业化

Panasonic公司的圆柱锂离子电池（CGR 18650H,

额定容量为1.5 A-h,正极材料为LiCoO2,负极 材料为石墨）和商业化A&T公司的圆柱锂离子

电池（18650,额定容量为1.35 A-h,正极材料为

LiCoO2,负极材料为石墨化碳纤维）。文献中对 不同商业化锂离子电池的容量、阻抗、温爛系数

和产热速率进行了详细的测试，结果表明：不同

厂家的电池均表现出优异的循环性能，放电倍率 对电池放电阶段的产热速率影响显著，这与前人

的研究结果保持一致。近年来，林深⑺以20A・h磷酸铁锂方形电池为 研究对象，通过等温量热仪（或绝热量热仪）和

电池充放电测试仪联用方法，来分析充放电倍率

（0.5 C、0.75 C、1 C、1.5 C和2 C）、环境温度 （-10 °C、0 °C、10 °C、25 °C、30 °C、35 °C和 40 °C）和荷电状态（0、30%、50%和70%）对电 池在等温（绝热）条件下热特性的影响。等温条件 下的研究结果表明：充放电倍率越大，电池的发热

功率也越大，电池温度升的越高；电池的荷电状态

第S1期陈虎等：锂离子电池产热特性研究进展51越小，充放电时温度升高得越快，电池的发热功率 越大；环境温度越低，电池的发热功率越大，电池 充放电时温度变化率越高。同时，绝热条件下数据

表明：充放电倍率越大，电池的产热功率越大，电

池温升越大；荷电状态对充电时电池的温度变化率

基本没有影响，而荷电状态越小，放电时电池的温 度变化率越大；工况起始温度越高，充放电时电池

的温升越低，温度变化率越小。充放电策略对锂离 子电池热特性影响的实验研究，这为电池应用时运

行工况的选择提供了数据支持，避免锂离子电池在

充放电过程中过度放热而导致失效及引发热失控造

成安全问题。1.2通过理论计算方法对锂离子电池产热进行分析理论计算方法是基于产热基本原理，通过

测量影响电池产热散热的主要因素，包括过电位

V-U、爛热系数dU/dT和电池内阻等，进而获得电

池总产热数据。目前，常用的锂离子电池常规的 充放电过程内部产热量是根据式(1)进行计算。q是 产热速率(正值表示热量释放，负值表示热量吸

收)；/是电池运行的电流密度(正值表示放电，

负值表示充电)；耳是电池的端电压；Uocv是电池

的开路电压(OCV) ； T是电池的温度；AH,是第i 个化学反应的焙变，耳是第i个反应的反应速率；Hj 是电池第/片的摩尔焙(描述电池的空间变化)；

勺是电池第/片的离子浓度；v是体积。带有上标

“avg”的值表示在一定体积的平均浓度。等式右 边第一部分是电阻的焦耳热(简称为幻)，第二部

分是可逆慵热或反应热(简称为％),也是充放电

过程中的爛变。第三部分是老化过程中的副反应 热(简称为久)，第四部分是混合过程热量(简称

为qQ。在正常的充放电过程中，电池处于安全的 运行范围，过充/过放电产生的副反应热和电解质 分解产热量很小，可忽略不计，可认为久=0。混 合过程中的热量由电池内部的浓度梯度和弛豫引

起，在正常的充放电过程中，该部分热量贡献可

忽略不计。因此，在充放电过程中，电池的产热

速率可以用简化的式(2)来进行计算，这就是常用 的Bernardi产热率简化模型。9 = /©口-5)-戸警珂-

⑴q = qj+qr = i(uOCv-uJ-n'°J^v

⑵在式(2)中，焦耳热由电池运行的电流和过电 势共同决定，过电势可以解释为电池内阻引起的

电压降。在充放电过程中，电池的内阻可以由 式(3)来进行计算，式(2)可以变形为式(4)。锂离

子电池的内阻主要受工况温度(T)、荷电状态 (SOC)和电池老化程度因素影响，且这些因素对 内阻影响的一般规律是明确的：电池内阻随着运 行温度的降低而增大；在不同的荷电状态下内阻

是不同的；随着电池循环圈数的增加，其内阻呈

现持续增大的趋势。但是，由于电池的化学组成

成分和生产工艺的差异，不同锂离子电池的内阻

受温度、荷电状态和老化程度因素影响的详细情

况不尽相同，具体问题需要具体研究和分析。心=TT笃 -TJ5

(3)q = I%-IT警(4)在式(4)中，电池的产热速率估算需要确定内阻 人血和温爛系数dSdT。ONDA等呵选取两款18650圆

柱锂离子电池(容量为1350 mA・h或1800 mA・h,正 极材料为LiCoO2)为研究对象，通过4种方法(口 特性曲线法、开路电压和工作电压差法、间歇脉

冲放电法和电化学交流阻抗法)对锂离子电池不

同荷电状态下的电阻值进行测试，数据表明：V-1 特性曲线法与开路电压和工作电压差法测得结果 保持一致，且要高于间歇脉冲放电法和电化学交

流阻抗法的结果。同时，利用开路电压和温度变

化关系法和充放电产热差值法对锂离子电池不同

荷电状态下的嫡变进行测试，两种方法得到的数

据保持高度一致。随后，作者根据测试的电阻值 和爛变数据对锂离子电池的温升和总产热速率进

行估算，计算结果与实验测试的产热数据基本吻 合，这也验证了充放电过程中锂离子电池产热估

算方法的准确性和可行性。锂离子电池在充放电过程中由爛变引起的可

逆反应热是电池产热的重要组成部分，因此在产 热估算研究中越来越被重视。一般情况下，电池

爛变系数并不为常数，其数值随着电池放电深度 而发生改变。目前，李斌等丽总结了慵变系数测

量的3种常用的方法：直接测量法、可逆热等值法 和极化热扣除法。2锂离子电池热模型发展随着计算机科学技术的飞速发展，利用高级

计算机通过制定的运算模型对锂离子电池的热问

题进行仿真模拟更加流行。锂离子电池热模型根

52储能科学与技术2019年第8卷据不同的标准有着不同的分类方法，按照模型维 度可以分为集中质量模型、一维模型、二维模型

和三维模型；按照模型机理又可将锂离子电池热 模型细分为电化学-热耦合模型、电热耦合模型以

及热滥用模型等3种。2.1电化学热耦合模型电化学热耦合模型从电化学反应生热的角度 描述电池热模型，主要用于仿真电池在正常工作

状态下的温度情况。该模型一般假设电池内电流

密度的分布是均匀的，这种假设在仿真小型电池

的时候，可以保证模型的精度，但是在仿真大型

电池时，会出现较大的模型误差。LAY等冋提出一种伪二维电化学模型耦合三维 传热模型的方法，该数学模型利用整个电池的能

量守恒，考虑的热源主要包括：电化学反应、活

跃的极化过程和欧姆损失。通过电化学热耦合模

型对10 A・h功率型磷酸铁锂软包电池进行产热行为 仿真研究，仿真结果和实验结果的对比结果验证 了该模型的正确性和准确性。此外，利用红外图 像对电池温度分布进行测试，并与模拟结果进行 对比，模拟结果描绘了相似的温度轮廓，再一次

证明了该热模型的实用性。锂离子电池内部产热

主要分为可逆热和不可逆热，研究表明：集流体 和隔膜产生的不可逆焦耳热相当少，该部分热对

电池温升贡献很小；正极部分可逆热变化决定着

电池总可逆热的变化，而负极的不可逆热是总不

可逆热的主导部分。最后，仿真结果表明：在放

电倍率为5 C的情况下，电池温度升高达到50匸以 上，这说明在设计单个电池或模块时应该采取一

些合理的冷却措施来维持正常工作温度范围。ZHAO等冋建立一维部分和三维热部分耦合的

锂离子热模型，并通过建立的模型对LiMdOq锂离 子电池的热行为进行研究。通过可逆热包含模型

和可逆热不包含模型的电池热仿真结果进行对比

分析表明：在不同条件下可逆热对锂离子电池整 体热性能的重要性有了更好地认识，并在此基础

上提出了修正方案，对不含可逆热的热分析结果 进行了修正。作者通过仿真模拟的方法具体研究

了锂离子电池的物理性质（如极片厚度和活性物 质颗粒大小）和放电倍率对可逆热的影响情况。

研究结果表明：可逆热在低放电倍率下不可忽 略，但由于高放电倍率下欧姆热的急剧增加，可

逆热对总产热量的贡献降低；电池极片越薄，可

逆热本身没有改变，但由于欧姆产热大幅减少，

间接增加了可逆热对总产热量的贡献；同样，活 性材料粒径越小，可逆热对总产热量的贡献越 大。因此，锂离子电池的两个参数（极片厚度和

活性材料粒径）中任意一个减小，都可降低电池 运行的温度，从而提高锂离子电池的性能、可靠

性和安全性。JEON等删仅考虑热量来源为焦耳热和爛变

热，利用柱坐标下的产热数学模型，对LiCoO2/C

锂离子电池（商业化圆柱SONY-18650,容量为1.5 A・h）在不同放电倍率下的热特性进行探究。 根据各热源的贡献对温度分布进行分解，并给出 不同放电倍率下电池的温度分布，模型模拟得到

的电池温度分布结果与实验结果基本保持一致， 这也印证了仿真模型的准确性。结果表明，在高

放电倍率下，焦耳热对电池总体产热量的贡献显

著；而在低放电倍率下，嫡变热的贡献显著。此

外，应用同样的研究方法对LiNiCoMnO2/C锂离子 电池的热特性进行了研究，同时也分析了冷却方 案对锂离子电池放电过程中温升的改善。2.2电热耦合模型电热耦合模型是结合电池单体内部的电流密 度分布情况，研究电池单体温度场分布的模型。 该模型可以指导改进电池外型、极耳、集流体等

的设计，同时可以帮助研究电池的一致性问题。 目前，电热耦合模型多使用二维模型或三维不分

层模型，实际电池是三维分层结构，所以现有模 型的精度还可以进一步提高。KIM等宙通过欧姆定律和电荷守恒定律，提出

一个二维电热耦合模型来对LiMn2O4ffi离子聚合物 电池的热特性进行研究，着重分析电池的电极结

构（如极片的纵横比和尺寸以及极耳位置）和放

电倍率对电池性能地影响，从而提高电极活性物 质的均匀性。结果表明：电池电极的纵横比和尺

寸以及极耳位置对电极的电势和电流密度在电极

上的分布有着重要地影响，从而影响着电极放电

深度的分布，最终导致电极上活性物质的利用率

不均匀。随后，该课题组旳以Li[NiCoMn]O2锂离 子聚合物电池为研究对象，采用有限元法预测了

电池电极的二维电势和电流密度分布。对3种不同 几何形状的电极进行建模来检验电极的纵横比和

极耳位置对电池放电性能的影响，然后根据不同

放电倍率（1 C、3 C和5 C）下的实验数据来对模 型参数进行确定。随后，根据电势和电流密度分

布的仿真结果，定量分析了放电时间和电极位置

第S1期陈虎等：锂离子电池产热特性研究进展53对电池产热速率地影响，从而来预测锂离子聚合 物电池的热特性。KIM等曲以14.6 A・h的LiMn2O4/C锂离子电池为 研究对象，在恒流恒压充电过程中，采用二维电

热耦合模型来仿真电池电极的电势和电流密度分

布随充电时间的变化关系，从而得出产热速率随 充电时间和电极位置的变化关系。在不同充电倍 率（1 C、3 C和5 C）下，电池温度分布的仿真模 拟结果和实验数据保持很好的一致性，这表明提

出的仿真结果具有很高的可信度。其仿真模拟结

果有助于优化电池组的冷却策略，从而提高锂离 子电池的性能和寿命，以及确保锂离子电池在快

速充电应用中的热安全性。Yi等四以Me A・h的LiMn^C锂离子电池为研 究对象，建立相应的电热耦合模型来分析低温环境 下电池的放电行为和温度的关系。结果表明：在

环境温度小于0 °C时，仿真结果与实验结果有较大 偏差，作者根据化学动力学阿伦尼乌斯方程和电

化学热力学能斯特方程原理对模型的关键参数进行

修正，修正后的模型仿真出电池低温（-20 °C、 -10 9和0 9）放电电压行为和温度变化结果与实 验结果能够吻合。随后，KIM等削运用同样的方法

分别在电池25 W、50 W> 100 W、150 W和250 W 恒功率下进行充放电有限元仿真，得到电池电势电

流分布，进而得到了电池的温度分布。2.3热滥用模型锂离子电池的安全性是影响其实际应用的

重要因素。热滥用模型是研究其安全性的重要工

具。电池热滥用模型一般是在传统热模型的基础 上，耦合电池内部可能的生热反应，从而仿真、

预测电池在热滥用下如何到达热失控点或者发生 热失控后电池状态的变化。SPOTNITZ等冋首先对关于锂离子电池及组 件的滥用测试和仿真研究的文献进行了详细的总 结和分析。然后，作者选择一系列放热反应来估

算相应的反应热，反应主要包括：固态电解质界

面（SEI）的分解、嵌锂负极与电解液以及氟化黏 结剂之间的反应、电解液的分解、正极活性材料

的分解、过充下锂枝晶的生成、金属锂和黏结剂

之间的反应以及炳变、过电位和欧姆电阻引起电

池放电时释放热量。随后，利用这组反应，再加

上估算的动力学参数和高倍率电池的设计，作者 提出了热箱、短路、过充、针刺和挤压等滥用条

件下的热模型。最后，作者利用建立的热模型来

分析氟化黏结剂在热失控情况下的作用，结果表 明：氟化黏结剂的作用相对较小。为了进一步探究车用大型锂离子电池的热滥 用行为，HATCHARD等提出一维的热滥用模型。 随后，KIM等阳考虑电池组件的形状和尺寸以及材

料和温度的分布，将之前的一维模型升级到三维

模型，并将其用于模拟烘箱实验和确定一个局部

热点在电池内部的传播途径。该模型地建立主要

是基于能量守恒和热滥用反应两个方面考虑，热

滥用情况下电池内部发生的副反应主要有：SEI膜 的分解、负极材料及正极材料和电解液中溶剂之

间的反应和电解自身的分解反应。随后，基于建

立的模型，作者对LiCoO2/C锂离子电池烘箱实验 进行仿真模拟研究，结果表明，小型电池比大型 电池的散热要快，这就可以防止小型电池在滥用 条件下进入热失控状态。电动汽车发生碰撞时，很可能会出现尖锐金 属异物扎进电池组中的情况，从而导致电池内短

路甚至燃烧起火，造成安全性问题。为了探究上 述事件的详细过程，通常会进行标准的针刺实验

来评价锂离子电池的安全性能，但这样的实验既

耗钱又耗时间。因此，CHIU等阿提出一种能准确

模拟实验的数值电化学仿真模型。根据仿真模拟

可以得出两个准确的预测：①基于质量和电荷传

递效应，作者可以通过电化学控制方程对短路锂

离子电池进行建模；②利用热滥用方程模拟热失 控电池的温度分布，可以准确预测针刺过程中和

之后的温度变化。根据针刺热滥用模型，可以获 得电池热失控的起始时刻和测试时电池的温度分

布，且仿真的结果与实验实际测试的结果保持一

致，证明了该模型的准确性和实用性。3结语和展望锂离子电池具有优异的性能，应用极其广

泛，包括消费型、动力型和储能型等多个领域。 但是，锂离子电池的安全性问题一直制约着其

发展和推广，消费者对锂离子电池有着一定的顾

虑。由于锂离子电池异常产热，且热量不能及时 散去，热量在电池内严重积累，导致电池温度升

高，达到一定程度引发电池发生热失控，甚至进 一步恶化导致电池爆炸或燃烧。因此，锂离子电 池热安全问题是十分重要的，对其进行研究非常

必要。本文从研究手段的不同来分别对锂离子电

池热问题研究进展进行全面详细地总结和分析。

54储能科学与技术2019年第8卷实验手段和模型仿真方法都是热问题研究必不可

少的手段，各有各的优缺点：实验手段可以准确 测试电池在某种工况下的真实状况，但其过程复

杂，且耗时耗钱；而模型仿真方法简单，且周期 较短，但其模拟结果有时与真实情况差距很大，

存在一定的误差。因此，要将实验手段和模型仿

真方法结合起来研究锂离子电池的热问题：一方

面，利用仿真结果来指导实验设计，减少实验周

期和预算；另一方面，通过实验数据来对仿真模 拟结果进行验证和修正，从而使模拟仿真的结果

更加准确。参考文献[1] HUANG K D, TZENG S C, CHANG W C. Energy-saving hybrid

vehicle using a pneumatic-power system]J]. Applied Energy, 2005, 81: 1-1&[2] SKERLOS S J, WINEBRAKE J J. Targeting plug-in hybrid electric

vehicle policies to increase social benefits卩].Energy Policy, 2010, 38: 705-70&[3] SCROSATI B, GARCHE J. Lithium batteries: Status, prospects and

fiiture[J]. Journal of Power Sources, 2010, 195: 2419-2430.[4] NISHIHARA M. Hybrid or electric vehicles? A real options

perspective^]. Operations Research Letters, 2010, 3& 87-93.[5] JEONG G, KIM Y U, KIM H, et al. Prospective materials and

applications for Li secondary batteries[J]. Energy Environmental Science, 2011, 4: 1986-2002.[6] AVADIKYAN A, LLERENA P. A real options reasoning approach to

hybrid vehicle investments[J]. Technological Forecasting & Social Change, 2010, 77: 9-661.[7] 林深.动力锂离子电池热特性及热安全的试验研究[D].北京：北京

工业大学,2017.LIN Shen. The experimental study on thermal characteristics and thermal safety for power lithium-ion batteries[D]. Bering: Beijing University of Technology, 2017.[8] 吴唐琴.锂离子电池产热和热诱导失控特性实验研究[D].合肥：中

国科学技术大学,201&WU Tangqin. Experimental study on heat generation and thermal induced runaway of lithium-ion battery[D]. Hefei: University of

Science and Technology of China, 2018.[9] WEN J, YU Y, CHEN C. A review on lithium-ion batteries safety

issues: existing problems and possible solutions卩].Materials Express,

2012, 2: 197-212.[10] BANDHAUER T M, GARIMELLA S, FULLER T F. A critical

review of thermal issues in lithium-ion batteries[J]. Journal of the

Electrochemical Society, 2011, 158: R1-R25.[11] WANG Q, PING P, ZHAO X, et al. Thermal runaway caused fire and

explosion of lithium ion battery卩].Journal of Power Sources, 2012,

208: 210-224.[12] FENG X, OLTYANG M, LIU X, et al. Thermal runaway mechanism of

lithium ion battery for electric vehicles: A review[J]. Energy Storage

Materials, 2018, 10: 246-267.[13] 赵学娟.锂离子电池在绝热条件下的循环产热研究[D].合肥：中国

科学与技术大学,2014.ZHAO Xuejuan. Heat generation of lithium ion battery during cycling

under adiabatic condition[D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2014.[14] 云凤玲.能量锂离子动力电池的热性能及电化学-热耦合行为研究

[D],北京:北京有色金属研究总院,2016.YUN Fengling. Study on thermal performance and electrochemical- thermal couple behavior of high specific energy lithium ion power battery[D]. Beijing: General Research Institute for Nonferrous Metals,

2016.[15] HONG J, MALEKI H, HALLAJ S A, et al. Electrochemical-

calorimetric studies of lithium-ion cells[J]. Journal of the

Electrochemical Society, 1998,145: 14-1501.[16] HALLAJ S A, PRAKASH J, SELMAN J R. Characterization

of commercial Li-ion batteries using lectrochemical-alorimetric measurements[J]. Journal of Power Sources, 2000, 87: 186-194.[17] ONDA K, KAMEYAMA H, HANAMOTO T. Experimental study on

heat generation behavior of small lithium-ion secondary batteries卩]. Journal ofthe Electrochemical Society, 2003,150: A285-A291.[18] 李斌,常国峰，林春景,等.车用动力锂电池产热机理研究现状[J].电

源技术,2014, 38: 378-381.LI Bin, CHANG Guofeng, LIN Chunjing, et al. Research on heat generate mechanism of Li-ion batteries for electric vehicles]」]. Chinese Journal of Power Sources, 2014,38: 378-381.[19] LU W PRAKASH J. In situ measurements of heat generation in a Li/

mesocarbon microbead half-cell[J]. Journal of the Electrochemical Society, 2003, 150: A262-A266.[20] LU W, BELHAROUAK I, VISSERS D. In situ thermal study

of LiI+x[Ni1/3Co1/3MnI/3]I_xO2 using isothermal micro-clorimetric techniques[J]. Journal of the Electrochemical Society, 2006, 153:

A2147-A2151.[21] LU W, YANG H, PRAKASH J. Determination of the reversible and

irreversible heats of LiNi0.gCo0i2O2/mesocarbon microbead Li-ion cell reactions using isothermal microcalorimetery卩].Electrochimica Acta,

2006, 51: 1322-1329.[22] LAI Y, DU S, Al L, et al. Insight into heat generation of lithium ion

batteries based on the electrochemical-thennal model at high discharge rates[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2015, 40: 13039-

13049.[23] ZHAO R, GU J, LIU J. An investigation on the significance of

reversible heat to the thermal behavior of lithium ion battery through

simulations^]. Journal of Power Sources, 2014,266:422-432.[24] JEON D H, BAEK S M. Thermal modeling of cylindrical lithium

ion battery during discharge cycle[J]. Energy Conversion and Management, 2011, 52: 2973-2981.[25] INUI Y, KOBAYASHI Y； WATANABE Y. Simulation of temperature

distribution in cylindrical and prismatic lithium ion secondary

第S1期陈虎等：锂离子电池产热特性研究进展55batteries]J]. Energy Conversion and Management, 2007, 4& 2103- 2109.[26] KWON K H, SHIN C B, KANG T H, et al. A two-dimensional

modeling of a lithium-polymer battery[J]. Journal of Power Sources,

2006, 163: 151-157.[27] KIM U S, SHIN C B, KIM C. Effect of electrode configuration on tiie

thermal behavior of a lithium-polymer battery[J]. Journal of Power Sources, 2008,180: 909-916.[28] KIM U S, YI J, SHIN C B, et al. Modelling the thermal behaviour of a

lithium-ion battery during charge[J]. Journal of Power Sources, 2011, 196:5115-5121.[29] YI J, KIM U S, SHIN C B, et al. Modeling the temperature dependence ofthe discharge behavior of a lithium-ion battery in low environmental temperature]〕]. Journal of Power Sources 2013,244: 143-14&[30] KIM U S, YI J, SHIN C B, et al. Modeling the thermal behaviors of

a lithium-ion battery during constant-power discharge and charge operations[J]. Journal of the Electrochemical Society, 2013, 160:

A990-A995.[31] SPOTNITZ R, FRANKLIN J. Abuse behavior of high-power, lithium-

ion cells[J]. Journal of Power Sources, 2003, 113: 81-100.[32] KIM G, PESARAN A, SPOTNITZ R. A three-dimensional thennal

abuse model for litiiium-ion cells[J]. Journal of Power Sources, 2007,

170： 476-4.[33] CHIU K, LIN C, YEH S, et al. An electrochemical modeling of

lithium-ion battery nail penetration]J]. Journal of Power Sources,

2014, 251: 254-263.[34] WU T, CHEN H, WANG Q, et al. Comparison analysis on the thennal

runaway of lithium-ion battery under two heating modes卩].Journal of Hazardous Materials, 201& 344: 733-741.[35] YAMANAKA T, TAKAGISHI £ TOZUKA Y, et al. Modeling lithium

ion battery nail penetration tests and quantitative evaluation of the degree of combustion risk[J]. Journal of Power Sources, 2019, 416:

132-140.[36] FINEGAN D P, DARST J, WALKER W, et al. Modelling and

experiments to identify high-risk failure scenarios for testing the safety of lithium-ion cells] J]. Journal ofPower Sources, 2019,417: 29-41.