文献综述
1 研究背景及意义
自进入21世纪，能源危机和环境污染已成为当今国际社会发展中亟待解决的两大难题。目前，我国作为世界第一能源消费国和碳排放量最大国，能源和环境问题在可持续发展过程中显的尤为突出。截至2020年，我国煤炭消耗量占能源消耗总量的57.7%，石油及天然气消耗量占比分别为19.3%及8.1%，其他清洁能源占比为14.9%[1]。根据能源消费结构可以看出，我国主要依赖于化石燃料供能，清洁能源市场具有很大的开拓潜力[2]。
锂离子电池因其具有高工作电压、高能量密度、高比容量、长循环寿命、无记忆效应及对环境友好等优点而受到了广泛关注[3]。但是其所产生的热问题依然不可忽视。如果热量不能及时散失，便在有限空间累积，最终导致电池的温度升高，持续温升超过电池最大承受能力时，将产生热失控现象[4]。随着锂离子电池的广泛应用，它带来的热失控问题也越来越突出。众所周知，高温会大大缩短电池寿命。即使在低于80℃的环境下，锂离子电池也会发生退化[5,6]。为保证电池正常能够工作，电池单体温差不应大于6℃。基于传统实验技术耗时耗力，并且很难得到电池组内部温度分布细节，随着数值仿真技术的发展，使用计算机模拟电池组热行为，能够有效缩短设计周期，节约时间和成本[7,8]。
2 锂离子电池结构及工作原理
锂离子电池依次由正极集流体、正极材料、隔膜、负极材料、负极集流体叠放构成[9]，并将其浸泡在电解液中，通过极耳将电池的正极或负极集流体引出。
正极主要是为电池化合反应提供锂离子的多孔化合物材料。构成正极的组份主要包括锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂及三元材料等[10]。目前LiNCM类三元电池己成为国产三元电池的主流。
负极主要是石墨类材料，其包括天然石墨和人造石墨，可助力锂离子完成脱嵌。通常在电池设计制作中，一般会将负极的容量做的比正极大一些以防止过充过放。除此之外，为了提高负极对于锂离子的亲和性会在石墨中掺入硅材料形成更易接纳锂离子的碳硅化合物。
电解液是为电池化学反应过程提供反应环境的有机溶液。将六氟磷酸锂作为溶剂溶解在碳酸乙烯酯(EC)碳酸二乙烯酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)等按一定配比混合而成的溶质中,并向里添加导电剂和聚合剂等可获得液态电解液。目前也有胶体状的固态电解液，并将其构成的电池称为聚合物锂离子电池[11]。
隔膜是由聚乙烯、聚丙烯等高分子材料构成的多孔薄膜，便于锂离子通过并将电池正负极隔开以防止内短路[12]。
除此之外，圆柱电池是基材绕其芯轴卷绕而成，并将钢壳作为盛放基材的容器，外加绝缘垫及安全阀等。软包电池是将多片电池基材叠放粘接而成，并将其放置在铝塑膜制成的密封袋中。能量载体锂离子在正负极上进行脱嵌，游离在溶液中，完成得失电子的化合反应，使得化学能转化为电能。
3 锂离子电池建模方法
锂电池在工作时，其内部的化学反应很复杂，难以通过外部的参数来描述，常通过建立锂电池模型来反映参数与电池内部状态间的对应关系。
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