Thermal modeling of lithium ion batteries

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2017

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: EMRE GÜMÜŞSU

Danışman: Özgür Ekici

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, doğal taşınım altındaki bir lityum iyon bataryanın ısıl davranışının benzetimi için, probleme özel deneysel yöntemlerle birlikte, 3 boyutlu bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği modeli (ANSYS Fluent 14.5 hesaplamalı akışkanlar dinamiği programı kullanılarak) geliştirilmiştir. Bu model, pilin içindeki ısı iletimini ve pilin etrafındaki bütün akış alanını çözebilmektedir. Ayrıca, ana model yapısına –literatürde sıkça kullanılan- bir pil ısı üretim modelinin de yerleştirilmesiyle pilin içerisindeki ısı üretimi doğrudan model içinde hesaplanabilmektedir. Geliştirilen model, ısıl açıdan tam kestirim gücüne sahip olduğu için pilin boşaltılması sırasında pil sıcaklığını sadece elektriksel performans verilerini kullanarak hesaplayabilmektedir. Bu model kullanılarak pilin geniş ölçekli ısılfiziksel özelliklerindeki değişimin ve ısı üretimi alt modelinde kullanılan entropik terimin, pilin ısıl benzetimine etkisi detaylı bir şekilde incelenmiştir. Sonuçlar göstermiştir ki, özgül ısı, benzetim hesaplarını etkileyen çok önemli bir unsurken, ısıl iletkenlik, sonuçlar üzerinde sadece kısıtlı bir etkiye sahiptir. Diğer taraftan entropik terim kullanılmadan koşulan benzetimlerde de deney verilerine oldukça yakın sonuçlar elde edilmiştir. Geliştirilen modelde koşulan benzetimlerde hesaplanan pil yüzey sıcaklıklarının, deneysel verilerle arasındaki fark -pilin kullanım geçmişine bağlı kalmaksızın- 3 ⁰C'den daha azdır. Geliştirilen model daha ileri seviyelerde değişik paketleme düzenleri içerisinde bulunan pillerin doğal veya zorlamalı taşınım altında ısıl davranışlarının incelenmesi ve benzetimi için de kullanılabilecek potansiyele sahiptir.