鋰離子電池發(fā)生充放電反應(yīng)時(shí)，隨著化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，內(nèi)部的鋰離子不停的在正負(fù)極之間移動(dòng)，這個(gè)過(guò)程伴隨著吸熱和放熱，以放熱為主。車(chē)輛行駛過(guò)程中鋰離子電池生熱主要由四部分構(gòu)成:反應(yīng)熱Qr、極化熱Q}、焦耳熱Q，和副反應(yīng)熱Q:。電池產(chǎn)生的總熱量公式為:

Q=Qr+Qp+Qj+Qs

其中，Qr一一反應(yīng)熱，單位為W，表示由于化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的熱量，且充電過(guò)程是吸熱反應(yīng)，放電時(shí)是放熱反應(yīng);Qp一一極化熱，單位為W，因?yàn)殡姵卦诔浞烹娺^(guò)程中被極化，電池的平均電壓會(huì)與開(kāi)路電壓有一定的差值，由于電池壓差導(dǎo)致電池生熱，充放電過(guò)程中都為放熱現(xiàn)象;Qj一一焦耳熱，單位為W，這是由于電池本身存在焦耳電阻而產(chǎn)生的熱量，充放電過(guò)程中都為放熱;Qs一一分解熱，單位為W，因?yàn)殡姌O偶爾會(huì)存在自放電現(xiàn)象，導(dǎo)致電極分解生熱，但是熱量很小，常常忽略不計(jì)。

( 1)反應(yīng)熱Qr

電池內(nèi)部發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)是可逆的，鋰離子在正負(fù)極間嵌入/脫嵌的過(guò)程會(huì)伴隨著熱量的變化。充電過(guò)程中，反應(yīng)熱為負(fù)值;放電過(guò)程中，反應(yīng)熱為正值。反應(yīng)熱的計(jì)算公式總結(jié)為:

Q,-=Q/<F x 3600x I)

或Qr=nMQI / mF

其中，Q為電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)時(shí)正負(fù)極產(chǎn)生的總熱量，單位為J; F為法拉第常數(shù)，F(xiàn)=96484.5C/ml I為充、放電過(guò)程中電流大小，單位為A; n為電池?cái)?shù)量;m為電極質(zhì)量，單位為g;M為摩爾質(zhì)量，單位為g/mol。

(2)極化熱。，

鋰離子電池充放電過(guò)程中常常伴隨產(chǎn)生極化內(nèi)阻，這個(gè)現(xiàn)象主要是由歐姆極化、濃差極化和電化學(xué)極化引發(fā)的。當(dāng)電流流經(jīng)電池時(shí)，極化內(nèi)阻會(huì)導(dǎo)致一定的壓降，并生成一部分熱，極化反應(yīng)熱計(jì)算公式如下:

Qp=I2Rp=I2(Ro +Rn +Rd)  

其中，I為電池充·放電時(shí)電流大小，單位為A; R，為電池極化內(nèi)阻值，單位為。;R。為歐姆極化內(nèi)阻，單位為。;R。為濃度極差內(nèi)阻，單位為。;R、為電化學(xué)極化內(nèi)阻，單位為。。

(3)焦耳熱。，

電池產(chǎn)熱最主要的熱量來(lái)源是焦耳熱。焦耳熱主要是由于電流經(jīng)過(guò)電池的極柱、電解液、隔膜等存在電阻的地方，因焦耳效應(yīng)發(fā)出的熱量，其在充、放電過(guò)程當(dāng)中均為放熱反應(yīng)。計(jì)算公式為:

Qj=I2RΩ

、放電時(shí)電流的大小，單位為A; RΩ為單體電池的歐姆內(nèi)阻，單位為Ω。

(4)副反應(yīng)熱Qs

鋰離子電池在過(guò)充和過(guò)放條件下均會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，其產(chǎn)生過(guò)程伴隨著熱量的產(chǎn)生，稱(chēng)之為副反應(yīng)熱。副反應(yīng)熱的產(chǎn)生原因主要有兩個(gè):電池自放電現(xiàn)象引起的電極材料的分解;高溫條件下電解液的分解。但由于電極材料和電解液的分解所產(chǎn)生的熱量很少，可以忽略，并且過(guò)充和過(guò)放的工況很少發(fā)生，所以副反應(yīng)熱經(jīng)常忽略不計(jì)。

有研究顯示，溫度低于70℃時(shí)，反應(yīng)熱Qr很少，相對(duì)焦耳熱和極化熱，僅占1%左右;但當(dāng)溫度超過(guò)70℃后，反應(yīng)熱增長(zhǎng)速度加快，成為熱量的主要來(lái)源。電池PACK中如果加裝了合理的熱管理系統(tǒng)，其電池工作溫度遠(yuǎn)小于70℃，認(rèn)為反應(yīng)熱可以忽略不計(jì)。此外，副反應(yīng)熱Qs相較于其它三部分產(chǎn)生的熱非常小，在計(jì)算中也可忽略不計(jì)?？偟膩?lái)說(shuō)，鋰離子電池充、放電過(guò)程是一個(gè)的可逆的過(guò)程，表現(xiàn)出明顯的放熱效應(yīng)。