Lityum-iyon bataryaların termal performansının sayısal incelenmesi ve optimizasyonu


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ORHUN BATURAR

Danışman: Gamze Genç

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Günümüzde insanların enerjiye duyduğu ihtiyacın artması ve büyük oranda bu ihtiyacın fosil yakıtlardan karşılanmasından kaynaklı küresel ısınma, asit yağmurları vb. gibi sorunların yaşanması sonucu yenilenebilir ve temiz enerji kaynaklar ile enerji üretimine ve üretilen bu enerjinin depolanmasına yönelmeler artmaktadır. Enerjinin depolanmasında ise emniyet ve sağlık açısından daha avantajlı olmalarından dolayı ikincil pil olan lityum iyon pillerin kullanımı gün geçtikçe değer kazanmaktadır. Lityum iyon pillerin yüksek enerji yoğunluğu, çabuk şarj olabilme kabiliyeti, geniş çalışma sıcaklık aralığı ve uzun çevrim ömürleri gibi avantajlı özellikleri ise çalışma koşullarına bağlıdır. Bataryaların optimum sıcaklıkta çalışmaları şarj-deşarj döngüsünde çevrim ömrü ve kullanım süresini iyileştirmektedir. Bu nedenle lityum-iyon pillerde termal yönetim sistemleri önemlidir ve yönetim olarak hava, sıvı veya faz değişim malzemeler kullanılarak soğutulma ön plana çıkmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında 24 adet silindirik ticari 18650 NCA lityum-iyon pillerden oluşmuş batarya paketinin farklı şartlar için termal davranışı Siemens FloEFD programı kullanılarak incelenmiştir. Ele alınan bataryanın çalışma sıcaklığını optimum 18-33°C aralığında tutabilmek için farklı soğutma akışkanı (su ve hava), farklı akış hızları ve C-oran değerinin (1,2 ve 3) etkisi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre sıvı soğutmalı batarya paketinin performansı hava soğutmalı batarya paketine göre daha yüksektir.