2.2.1 正常工况下的产热机理

锂离子电池的产热包括多种方式，例如电池内部的化学反应产生的热量，锂离子在正负极和电解液中克服迁移阻力产生的热量。通常，我们把锂离子电池所产出的热量分为四部分：反应热Q_r、欧姆热Q_Ω、极化热Q_j和副反应热。由于正常工况下几乎不发生副反应，一般可忽略副反应热。在正常情况下锂离子电池发出的总热量Q_tot可表示为

下面分别对这三种热做进一步介绍。

（1）反应热Q_r

任何化学反应都会伴随着热量的吸收或放出，锂离子电池在充放电时所发生的电化学反应也不例外。充电过程中，正极材料失去锂离子，负极材料得到锂离子，此时为吸热反应（Q_r＜0）；放电的时候所发生的电化学反应与充电相反，为放热反应（Q_r＞0），且放出的热量与吸收的热量在数值上相等。总反应热的计算公式如下：

式中，n为单体电池的数量；m为正负极材料质量（g）；Q为正负极发生电化学反应所发出的热量之和（J）；I为充放电电流的大小（A）；M为正负极摩尔质量（g/mol）；F为法拉第常数（F=96484.5C/mol）。

（2）欧姆热Q_Ω

锂离子电池内部都会存在一定的欧姆内阻，主要有以下几部分：电解液与电极表面的接触电阻R_in、正负极集流体电阻R_c、电解液内阻R_el、隔膜内阻R_o以及其他各种的接触电阻等。当有电流流过时，会在这些内阻上产生热量，即欧姆热（在任何情况下Q_Ω＞0）。计算公式如下：

式中，I为充放电的电流大小（A）；R_S为总的欧姆内阻（Ω）。

（3）极化热Q_j

当锂离子电池不工作时，正负电极处于平衡状态，两者之间的电势差即为开路电压；当电池在工作时会有一定的电流流过，正负电极平衡状态被打破，称此时电压偏离平衡状态时开路电压的现象为极化，主要包括欧姆极化、电化学极化和浓差极化。其中欧姆极化是由电池内阻引起的，所产生的热量即为式（2-14）中所述的欧姆热，一般将它单独分析计算；电化学极化主要是由正、负极电化学反应速度小于电子的运动速度所引起的，浓差极化是由锂离子迁移速度小于正、负极电化学反应速度引起的，它们所产生的热量称为极化热（Q_j＞0）。极化热与电流、温度等因素有关，其表达式为

式中，I为电流大小（A）；R_j为等效的极化内阻（Ω）。一般电池的极化内阻不能直接获取，且会随放电深度的改变而变化。一般用Bernardi生热模型计算其产生的热量。