电池单体工作时的发热量主要由极化热、反应热、副反应热和焦耳热四部分组成。对于锂离子电池来说,副反应生成热量极小,因此可以忽略不计,电池内部反应热量只需考虑剩下三部分热量。
(1)反应热
电池单体反应热为可逆热,在充电时,产生的电化学反应表现为吸热,反应热为负值,放电时,电化学反应表现为放热,反应热为正值。电池单体充放电时的单位时间反应热 Q 1 可以表示为
式中, E e 为电池单体电动势; T 为开氏温度; n 为锂电池单体充放电时正负极的电荷转移数; F 为法拉第常数,值为96485.4C/mol。
在实际工程中,可用以下公式计算:
Q 1 = 0.0104 QI (2-2)式中, Q 为化学反应过程正负极产热量的代数和,单位为kJ/mol; I 为放电电流,单位为A。
(2)焦耳热
电池单体的焦耳内阻主要包括组成电池各种材料的自身内阻及各部件材料之间接触所产生的电阻,电池单体内欧姆内阻 R e 单位时间产生的焦耳热 Q 2 计算式为
Q 2 =I 2 R e (2-3)
(3)极化热
电池单体内极化内阻 R p 单位时间产生的极化热 Q 3 为
Q 3 =I 2 R p (2-4)