今天正好有些时间，想起前段时间以来有网友问我关于锂离子电池单体如何分析，下列就ansys软件，简单的说下过程及注意事项。
过热的危害
首先应会从单体电池的角度阐述过热的危害，我简单的说一下：电池的组成部分包含电解液、正负极材料、隔膜，铜铝箔等各种材料，温
度过高会加速电池的老化速 率，当电池的温度如果超过120℃，首先隔膜会收缩，而且正负极材料也会发生分解，电池内部会发生一系列
的热反应，种种问题会造成不安全的因素，因而在电 池设计时需要考虑电芯单体的温度性能，来确定电池的倍率放电能力。
一般来说除了电池内部发生严重的短路，温度在正常情况下不会超过120摄氏度。
建议没有电化学基础的，先了解一下电池的原理及组成，这样有助于电池几何体的建模和产热的行为分析。
我们经常从网上看到一些图片关于单体的温度性能，如下图：
1、山顿蓄电池安全性能好:正常使用下无电解液漏出,无电池膨胀及破裂。
2、放电性能好:放电电压平稳,放电平台平缓。
3、耐震动性好:完全充电状态的电池完全固定,以4mm的振幅,16.7Hz的频率震动1小时,无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常。
4、耐冲击性好:完全充电状态的电池从20cm高处自然落至1cm厚的硬木板上3次。无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常。
5、耐过放电性好:25摄氏度,完全充电状态的电池进行定电阻放电3星期(电阻值相当于该电池1CA放电要求的电阻),恢复容量在75%以上。
6、耐过充电性好:25摄氏度,完全充电状态的电池0.1CA充电48小时,无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常,容量维持率在95%以上。
7、耐大电流性好:完全充电状态的电池2CA放电5分钟或10CA放电5秒钟。无导电部分熔断,无外观变形
这样的分析结果到底对不对呢，如何精确的得到此图，这需要自己的掌握了。
下列以本人在几年前做的一个单体的分析来说明过程：
1.电池参数获取
导热系数和比热容是关键的两个因素
首先电池参数的获取，下列给大家列出一个实例，里面参数需要大家和电池供应商去沟通。
此图中的参数是某款磷酸铁锂电池的物性参数。具体体积数据需要计算测量。
由此数据可以计算电池的比热容，导热系数，密度等数据。
首先需要确定电池卷心的结构方式，是层叠式还是卷绕式。比如层叠式，可以数一下极片的层数，可以完成体积的测量。
有上式可以确定电池的导热系数。
关于比热容，可以用加权法来计算，这里不再赘述。
关于电池的内阻，一般用直流内阻来计算发热量。
2.关于电池的建模
针对单体模型的建模程序：包含电芯部分(包括正极片、负极片、隔膜等)作为一个单元进行模型的建立，作为发热源。其他部分根据根据
单体实际模型与尺寸进行建模和设置相关个更变参数，包含极耳、极柱、壳体等主要传热部件。
(A)几何模型
1)对于电芯而言，不再分成一片一片的正负极单片，而是将整个电芯拟合为一个整体来考虑，其具有新的物性和形状;
2) 对将极耳和正负电极连接起来的金属片而言，根据单体实际模型进行建模，其物性参数取当量值;
3) 极耳连接出电极后，各片之间紧密相靠，形成一个整体，厚度为各片厚度之和;
4)电池内部空腔部分空气不考虑其流动性，极堆单体之间的液体不考虑流动。
上图为国内某公司20Ah 磷酸铁锂电池的几何体模型。
3.关于物理模型假设
1) 在充放电过程中，只考虑直流内阻的影响;
2) 不考虑电池实际充放电过程中的体积变化及压力变化，仅仅考虑电芯、隔膜、极耳、壳体等之间的传导作用;
3) 将空气视为理想气体，忽略由于温度、压力变化引起的比热和导热系数的变化，而视其为定值;
4) 假设放电过程中，无副反应发生。
4.有限元分析
首先网格的划分要注意小尺寸，一般电池的外壳一般厚度仅仅1mm，因此在外壳和卷心之间需要做一些接触，对此需要计算资源。关于对
流换热系数，因这里是自然对流，常规的数值5~10W/m2.K即可。环境温度25℃。
对比发现，仿真和实验的误差比较小。
系列电池是山顿公司凭借八十多年的生产经验，加上不断的科研，配合市场的趋向而生产的电池，具有高性能、经济维护省力等特点，符
合客户的要求。随着电子科技日新月异的发展，山顿NP系列免维护阀控式铅酸蓄电池已被更广泛地使用，并得到广大用户的好评。
“质量为基，诚信为本”是我们的原则。
相信我们不但会有良好的合作开端，还将会有长久而美好的合作未来！
蓄电池特点：
在整个使用寿命期间免维护。
温度20℃时，寿命长达10年，12年以上的实际运行经验确保了它的高度可靠性。
dryfit 技术：电解液固定在胶质中，不会发生泄漏。
因气体重组低，所损失气体很少。
组合体使用板状极板。
依据IATA条款，对航空、铁路和公路运输场合不作限制。
非常低的自放电率：20℃长可存放2年。由于自放电率低，即使储存两年也可不需充电便立即投入运行。
再充电时间短。
优良的大电流放电功能。
符合DIN43539第5部分：深度放电仍很安全。
容量从5.5安时到180安时。
经济：杰出的性能/价格比，以及极低的服务成本。
蓄电池维护安全规定：
蓄电池维护须由专业人员进行；遵守蓄电池和充电装置制造厂家的使用要求；对蓄电池进行作业或在电池附近作业时，应该使用专用护具
（如面罩、护目镜、绝缘耐酸手套、耐酸围裙、胶皮靴子）；在连接或断开电池组任何连接线以前，必须确保蓄电池组与所有充电装置及
负载处于断开位置；不能将工具或待连接的导线放置于电池顶部；不能直接提或拉电池外壳（如提或拉电极等）来挪动电池；不能使用化
学清洗剂（如氨水、漂白剂等）清洗电池；不能卸掉电池排气阀或向密封式电池加入任何物质；不能使用有严重过充电或过放电现象的电
池（表现为剧烈膨胀、外壳变形、排气阀爆裂等）；不能随意拆除装设保护电池系统的设备，如接地、熔断器、断路器等；不能在电池系
统附近吸烟或使用明火。
蓄电池的检查置电池也使用铅酸免维护电池或其他品牌优质胶体免维护电池。用户千万不要因贪图便宜而选用劣质产品
蓄电池都会有自放电现象（SELF-D1SCHARGE），如果长期放置不用，会使能量损失掉,因此需定期进行充放电。工程人员可以通过测量电
池开路电压来判断电池的好坏，以12V电池为例，若开路电压高于12.5V，则表示电池储能还有80％以上，若开路电压低于12.5V，则应该
立刻进行补充充电，若开路电压低于12V，则表示电池存储电能不到20％，电池有不堪使用之虞。
免维护电池由于采用吸收式电解液系统，在正常使用时不会产生任何气体，但是如果用户使用不当，造成电池过充电，就会产生气体，此
时电池内压就会增大,会将电池上的压力阀顶开，严重的会使电池鼓涨、变形、漏液甚至破裂，这些现象都可以从外观上判断出来,如发现
上述情况应立即更换电池。
