電池的電化學模型以Newman模型為基礎，由負極集流體、負極涂層、隔膜、正極集流體、正極涂層構成，將正負極視為由相同顆粒組成的帶有間隙的多孔電極，顆粒半徑越小，電池充放電循環性能越好，而電解液則充滿顆粒間空隙，如圖2所示。負極為石墨，正極為三元材料NCM，電解液為LiPF6，各部分材料參數見表4。當電池處于充電狀態時，Li+從正極固體顆粒表面脫出，在電解液中穿過隔膜，在負極顆粒表面嵌入，形成嵌鋰石墨；當電池處于放電狀態時，鋰離子從負極脫出回到正極，鋰離子嵌入和脫出的數目越多，電池容量越大。由于濃度差的存在，Li+在正負極顆粒內部進行固相擴散，在電解液中進行液相的擴散和遷移。

圖2 電化學模型示意圖

表4 材料參數

電池產生的熱量包括可逆熱(充放電過程中熵變引起)與不可逆熱(歐姆熱、極化熱)，而可逆熱與極化熱均為電化學反應熱，可逆熱是電池內部發生電化學反應時引起的熱量變化，極化熱是由于電池內部在伴隨電化學反應產生的極化內阻引起的能量損失，歐姆熱為電流流經導電介質時產生的熱量。

傳熱模型為模擬恒溫箱中不同溫度下電池的工作狀態及溫度變化，建立如圖3(a)所示的依靠空氣對流散熱的固體傳熱圓柱形電池模型，為模擬恒溫箱內的環境，恒溫箱在維持恒定溫度時有均值約0.1 m/s的空氣流動，故設置模型空氣流速為0.1 m/s，并構建自由四面體網格如圖3(b)所示，模型各部分尺寸如表5所示。

圖3 固體傳熱與空氣對流散熱模型

表5 幾何模型參數

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