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锂离子电池电化学模拟模型的比较摘要：采用J.Newman和R.E.White两种模型对锂离子电池的充放电行为进行了模拟计算，并深入研究了放电电流密度、锂离子固相扩散和固体颗粒平均半径对不同模型模拟结果的影响。结果表明：放电电流密度、锂离子固相扩散和固体颗粒平均半径的改变对J.Newman模型计算结果的影响更明显。关键词：锂离子电池；电化学模拟；热效应锂离子电池具有比能量大、循环寿命长、单体电压高、自放电小等优点，广泛应用于各种先进的便携式电子设备、电动工具，也逐步应用于电动车等要求大体积、高容量的动力能源领域。但是锂离子电池在应用中存在潜在的安全问题，尤其是动力用锂离子电池组的安全性，已经成为制约其发展的一个瓶颈。锂离子电池具有较高的能量密度，在充放电过程中，伴随着多种化学﹑电化学反应和物质传输过程。有些反应在开路的情况下仍然进行，这些过程会造成热量的产生，这些产生的热量不能完全散失到环境中就会引起电池内部热量的积累。如果热量的积累造成电池内部的高温点，有可能引发电池的热失控。对锂离子电池的模拟可以进一步理解锂离子电池热失控的起因和过程，为锂离子电池的安全性提高提供参考。锂离子电池模拟的方法有很多,主要分为热模拟和电化学模拟两类：热模拟是基于电池材料、电池的热性质实验，主要用于模拟电池温度分布、热行为和安全性的模型[1-5]。计算不同条件下（环境温度、滥用、短路、损坏）电池的温度变化和分布及其安全性；电化学模拟是基于物质、电荷的扩散守恒、能量守恒建立的模型[6-10],主要模拟不同条件下电池的充放电过程。其中J.Newman等人通过球坐标下的Fick扩散方程描述固相中物质的平衡与扩散，模拟了锂离子电池倍率充放电过程[6]；R.E.White等人通过抛物线近似法从宏观上近似描述固相中物质的平衡与扩散，模拟了不同温度下锂离子电池的放电过程[8]。本文利用J.Newman和R.E.White的锂离子电池模型对LiMn2O4/C电池(CR2430)的充放电过程进行模拟计算，对比了两种模型的不同，并通过模拟计算对比研究了放电电流密度、固相锂离子扩散和平均粒径对两种模型模拟结果的影响。1模型的对比J.Newman和R.E.White锂离子电池电化学模型包括电流守恒、电荷守恒、锂离子扩散、Butler-Volmer公式和能量守恒。其中电流守恒、离子电荷守恒、液相锂离子扩散、But-ler-Volmer公式、能量守恒和热扩散/传递都相同[11]，两种模型的不同在于对固相锂离子扩散处理的不同，J.Newman利用球坐标下的Fick扩散方程描述固相中锂离子的扩散：