机械工程学报

作者：熊瑞, 李正阳, 燕润博, 杨瑞鑫

单位：北京理工大学机械与车辆学院 北京 100081

关键词：锂离子电池,自加热,加热速率,能量消耗率,多目标优化；

基金：国家自然科学基金(52107222)和北京市自然科学基金-小米创新联合基金(L223013)资助项目。

低温下锂离子电池充放电性能和可用容量急剧劣化，严重制约新能源汽车在高寒地区的规模化应用，低温加热成为提升电池低温环境适应性的可行举措。基于18650圆柱形电池结构，设计一种新型的全气候自热锂离子电池，以芯轴为加热元件，通过电触发加热方式实现低温下由内而外的极速温升，试验表明自热电池能够进行正常充放电循环，同时以芯轴作为加热元件是有效的；建立自热锂离子电池电化学-热耦合模型，对传统电化学模型进行修正，匹配自热电池工作特点，探明自热电池在加热过程中内部温度场的分布与变化情况。结果表明，加热方式使得电池表面温升迟滞性降低；利用非支配排序遗传算法提出以加热速率、能量消耗率为优化目标的多目标优化框架，得到最优加热策略(33.80 mΩ保护电阻和55.16%占空比)，仿真与测试结果表明，所提策略的加热速率可达25.53 ℃/min，加热至0 ℃的能量消耗为电池容量的6.27%。

来源：2024年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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