匡 柯，任东生，韩雪冰，郑岳久，孙跃东

（1. 上海理工大学 机械工程学院，上海 200093，中国；2. 清华大学 核能与新能源技术研究院，北京 100084，中国；3. 汽车安全与节能国家重点实验室，清华大学，北京 100084，中国）

锂离子电池被广泛地应用于电动汽车和电网储能等工作场所[1-2]。为了减少用户里程焦虑感，提高电动汽车续航里程，众多主流电池厂商相继开发了具有高比能量的大尺寸动力电池。

与传统尺寸电池相比，大尺寸电池因电极中的集流体箔材较长，充放电过程中电子从极耳处到达相应电极区域需要较大传输距离，产生较大欧姆压降。另外，较长的电极上电流密度分布不均，局部区域因电流过大过早发生析锂，给电性能带来较大影响[3-4]。大尺寸电池局部区域产热功率存在差异，导致温度分布不均，给电池系统的热管理带来了新的挑战[5]。此外，大尺寸电池电流密度分布不均使得材料的机械形变出现差异，导致电极区域应力分布不均[6-7]。

电池多物理场耦合模型有助于深入了解内部电化学反应和传热传质过程，分析电池内部不一致性，指导电池优化设计与管理。S. V. Erhard[8]等人在对商用圆柱形电池进行建模仿真中，发现靠近极耳的部分电流密度几乎是远端的2倍，并表明径向温度梯度大于轴向。J. Sturm[9]等人基于P2D模型对三元电池分析时，表明较小尺寸电极温度分布更均匀，充电能力更优。A.Samba[10]和ZHAO Wei[11]等人都通过建立三维模型，分析了电池极耳的设计对内部非均一性的影响，为电池优化设计提供模型理论指导。……