鋰電池到底是充電時發熱大還是放電時發熱大？

01-14

嘛，自己充放電的時候也沒什麼感覺。但最近腦洞大開一直在糾結這個，求科普。

充電發熱大於放電發熱，我們的東西4c放電溫升15度左右（所謂4c就比如10ah電池40A電流放電），充電1c就到這水平了

其他答案是在搞笑？？？

先說結論：在目前常見的鋰離子電池體系中，同等電流、邊界條件下，放電工況產熱高於充電工況。

Talk is cheap, show me the data.

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1、文獻數據

首先來看文獻[1]里的數據：

兩個圖對比一下就可以看出來，同一電流條件下，放電工況的溫度高於充電工況。電流越大這種溫度差異越大。

2、理論分析

一般認為鋰離子電池產熱分為四部分：不可逆電阻熱、可逆反應熵熱、混合熱、相變熱。

後兩者產熱率較小，一般情況下都可忽略。

只考慮電阻熱和反應熵熱的話，可得到著名的 Bernardi 電池產熱模型：

$q=frac{1}{V_b}Big(I^2 R_r-I T frac{partial{E}}{partial{T}}Big)$

規定放電時電流I為正，充電時電流I為負。

其中Rr表示電池內阻，?E/?T表示熵熱係數，該參數與溫度相關，與充放電狀態無關。

產熱模型的前半部分表徵不可逆電阻熱，可以看出，同等電流條件下，充放電工況電阻產熱率相等；充放電工況的溫度差異原因在於產熱模型的後半部分。

放電電流為正，故當熵熱係數為正時熵熱為負，表徵吸熱反應，則熵熱係數為負時表徵放熱反應；

充電電流為負，故當熵熱係數為正時熵熱為正，表徵放熱反應，則熵熱係數為負時表徵吸熱反應。

上圖為文獻[2]里測量的熵熱係數隨SOC的變化。可以看出，熵熱係數並不恆為正或負值。

計算熵熱係數圖線與0值橫軸所包圍的面積，0值橫軸以上的面積記為正，反之記為負。最終計算得到的面積凈值為負，即熵熱係數大部分為負值。

因此對於放電工況，總的化學反應為放熱反應；對於充電工況，總的化學反應為吸熱反應。

故放電工況的產熱高於充電工況。

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參考文獻

[1] Dong T, Peng P, Jiang F. Numerical modeling and analysis of the thermal behavior of NCM lithium-ion batteries subjected to very high C-rate dischargecharge operations [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2018, 117(261-272).

[2] 吳彬. 鋰離子動力電池熱設計方法研究[D]. 清華大學, 2015.

答案可以很簡單也可以很複雜。直接用數據說話：

這個是尼桑leaf的電池（AESC）。單體32Ah，錳系，2.5～4.2V。紫色是電壓，藍色是溫度。

實際這個是一個十分複雜的過程，在不同狀態（SoC，等等）下，吸熱放熱是不一樣的。電池的化學反應也是會放熱/吸熱的，不只是所謂內阻。內阻產熱所對應的是與電流相關焦耳熱。而直流內阻在SoC100～10%的範圍內，基本變化不大（1～2mohm）。對於在cc放電階段產生的3段明顯不同的放熱階段，不能簡單的用內阻放熱來解釋。

想要深究的話，可以多看看文章。

應該是充電時的發熱更大，不過一般使用情況下放電時的電流會大於充電電流，所以發熱也會不同。比如我用在模型上的鋰電池，充電5~10a，除了插頭會有溫溫的感覺，電池還是冷的，但是在放電時持續50~100a放電，瞬間可能還要超出100a，那電池拿下來就可以當暖手寶用了。另外發熱貌似還跟內阻有關係，這個就不太了解了。

明明是放電產熱大啊，不知道其他回答的結論從哪裡得來的。

1、文獻調研

德國人[1]做了一個原位測量產熱的微型電池，能測單片正（LCO）、負極（C）以及隔膜（Sep）的局部產熱量，數據是這樣的：

研究發現，不同倍率下，放電產熱量均高於充電產熱

2、實驗研究

另外，根據我們自己的實驗結果和研究，放電過程（鈦酸鋰電池，NCM/LTO）中的產熱也明顯高於充電過程，充電過程初期，電池可逆產熱在小倍率下表現為吸熱，有時候甚至會出現電池表面溫度降低的情況。放電產熱也明顯高於充電過程。

參考文獻

[1] Heubner C, Schneider M, Lammel C, Michaelis A. Local Heat Generation in a Single Stack Lithium Ion Battery Cell[J]. ELECTROCHIM ACTA, 2015, 186: 404-412.

看充電電流和放電電流哪個大。

一般來說是充電更快。所以充電更熱。但是主要發熱源根本不是電池，而是手機的充電電路或座充的充電電路。

但是充電電路電阻小的很，不然你還衝毛的電？電能都變熱能了。所以充電的時候主要是充電器發熱最大。

而放電的手機主板，晶元等等，電阻很大。所以放電的時候他們的發熱也最大。

實際上只要充電比放電快的話，就一定是充電更熱。但是比起充電器，主板，晶元來說，電池的熱量基本可以忽略不計了。