El cálculo de la generación de calor de baterías de litio Es una parte importante de la gestión térmica de la batería, que involucra múltiples fuentes de calor. A continuación, se detallan los métodos y pasos de cálculo:

1. Fuente principal de calor
La generación de calor de las baterías de litio Proviene principalmente de las siguientes partes:
Calor Joule (Qj): El calor generado cuando la corriente pasa a través de la resistencia interna de una batería.
2. Calor de reacción (Qr): El calor generado por una reacción electroquímica.
3. Calor de polarización (Qp): El calor causado por la polarización del electrodo.
Calor de reacción secundaria (Qs): El calor generado por reacciones secundarias (como la descomposición de electrolitos).

2. Calor Joule (Qj
El calor Joule es la principal fuente de generación de calor en las baterías de litio. La fórmula de cálculo es:
Qj=I²⋅R⋅t
Qj: Calor Joule (J
I: Corriente (A)
R: Resistencia interna de la batería (Ω)
t: Tiempo (s)

3. Calor de reacción (Qr)
El calor de reacción es el calor generado por una reacción electroquímica, y su fórmula de cálculo es:
Qr = n⋅ΔH
Qr: Calor de reacción (J)
n: Número molar (mol) de la sustancia reactiva
ΔH: Cambio de entalpía de reacción (J/mol)

4. Calor de polarización (Qp)
El calor por polarización es causado por la polarización del electrodo y la fórmula de cálculo es:
Qp = I⋅η⋅t
Qp: Calor de polarización (J)
I: Corriente (A)
η : Sobrepotencial (V)
t: Tiempo (s)

5. Calor de reacción secundaria (Qs)
El calor de la reacción secundaria suele ser bajo, pero no puede ignorarse en condiciones de alta temperatura o de sobrecarga/sobredescarga. Su cálculo debe basarse en los parámetros termodinámicos de las reacciones secundarias específicas.

6. Valor calórico total
El valor calorífico total es la suma del calor de las partes mencionadas anteriormente:
Qtotal=Qj+Qr+Qp+Qs

7. Cálculo de muestra
Hipótesis:
La corriente I=10A
La resistencia interna de la batería R=0,01Ω
El tiempo de descarga t=3600 segundos
El número molar de la sustancia reactiva n=0,05mol
El cambio de entalpía de la reacción ΔH= -100 kJ/mol
Sobrepotencial η=0,1 V
(1) Calcular el calor Joule
Qj =I²⋅R⋅t=(10)²⋅0.01⋅3600=3600J
(2) Calcular el calor de reacción
Qr =n⋅ΔH=0,05⋅(-100 ×1000)= -5000 J
(Un valor negativo indica absorción de calor)
(3) Calcular el calor de polarización
Qp = I⋅η⋅t=10⋅0,1⋅3600=3600J
(4) Valor calorífico total
Supongamos que el calor de la reacción secundaria Qs = 0 (ignorado):
Qtotal=Qj+Qr+Qp=3600+(−5000)+3600=2200J

8. Conversión de unidades
1 J = 0,239 calorías
1 cal = 4,184 J
Por ejemplo, convertir el valor calórico total en calorías:
Qtotal = 2200 × 0,239 = 525,8 calorías

9. Precauciones
Variación de la resistencia interna: La resistencia interna de la batería varía con factores como la temperatura y el envejecimiento, y debe ajustarse según la situación real.
2. Condiciones de disipación de calor: la generación de calor real se ve afectada por las condiciones de disipación de calor y debe analizarse en combinación con el sistema de gestión térmica.
3. Calor de reacción secundaria: bajo condiciones de trabajo extremas o de alta temperatura, el calor de reacción secundaria puede aumentar significativamente.

Resumen
El cálculo de la generación de calor de las baterías de litio incluye el calor Joule, el calor de reacción, el calor de polarización y el calor de reacción secundaria. Mediante las fórmulas y los pasos anteriores, se puede estimar el calor generado por la batería durante el proceso de carga y descarga, lo que proporciona una base para el diseño de la gestión térmica.