李世林，胡 芃，徐文军

(1.中国科学技术大学 热科学和能源工程系，安徽 合肥 230027； 2.合肥国轩高科动力能源有限公司，安徽 合肥 230000)

0 引 言

目前市场上电动汽车的电源主要为锂离子电池组，相比于其他可充电电池，锂离子电池具有能量密度高，循环寿命长，自放电率低等优点。目前研究主要集中在高倍率充电过程中电池组的散热优化[1-2]，文本针对高倍率放电过程的电池组温升问题进行研究，确保电池组在合适的工作温度下运行[3]。笔者基于COMSOL仿真软件，建立电化学-热耦合模型以获得电池在不同放电倍率下的产热量，并通过多物理场模块求解电池组与冷板之间的耦合换热，讨论了冷却液入口流速、入口流速和通道截面形状对电池组冷却效果的影响，实现电池组液冷散热最优的设计方案，达到提高电动汽车使用安全性能的目的。

1 单体电池模型构建

1.1 电池模型

图1为38120锂离子电池电化学-热耦合模型示意图。电化学-热耦合模型原理为：电化学模型计算放电过程中的产热Qh输入到热模型中，热模型计算电池与环境间的换热情况并将电池平均温度反馈到电化学模型中。其中电化学模型基于质量守恒、电化学动力学、电荷守恒和能量守恒构建。电池正极活性材料为(LiFePO4)，负极活性材料为石墨(C6)，正负极集流板材料分别为铝和铜。

图1 电化学热耦合模型示意图

1.2 模型验证

为验证模型的正确性，对放电速率为0.3C、0.5C、1C和2C的单个电池进行仿真。38120锂离子电池的电池容量为10 Ah，标称电压为3.2 V，环境温度为298.15 K。……