Browsing by Author "Altan, Simge"

Now showing 1 - 1 of 1

Investigation of Thermal Performance of Battery Inside the Structure Consisting of Phase Change Material and Porous Media
(2024) Altan, Simge; Gökaslan, Mustafa Yasin
Bu çalışmada, lityum iyon pillerin farklı deşarj oranlarında ve farklı soğutma tasarımlarında ısıl performansları deneysel olarak incelenmiştir. Lityum iyon pillerin batarya yönetim sisteminin iyi olması kadar ısıl yönetim sisteminin de iyi tasarlanması gerekmektedir. Lityum iyon pillerde yüksek sıcaklık istenmeyen bir durumdur. Pilin yüksek sıcaklıklarda çalışması içyapısının bozulmasına, kapasitesinin kaybına ve yüksek deşarj döngüsü ömrünün azalmasına sebep olmaktadır. Bu kapsamda pil ve pil paketlerinin farklı koşullarda soğutulması durumlarındaki batarya sıcaklıkları incelenmiştir. İlk olarak tekli pil için araştırmalar yapılmış olup farklı hava kalınlıklarında ve farklı deşarj oranlarında bataryanın ve batarya kutusunun sıcaklıkları belirlenmiştir. Hava kalınlığının artması batarya ısıl performansı açısından oldukça önemlidir. Daha sonra aynı hava kalınlarındaki batarya kutusuna iki farklı faz değiştiren malzeme (FDM) yerleştirmiş ve FDM'nin batarya ısıl performansına etkisi araştırılmıştır. Düşük deşarj oranlarında her iki FDM hemen hemen aynı ısıl özelliği göstermektedir. Fakat deşarj oranı arttıkça FDM 35 malzemesi daha iyi performans göstermiştir. Fakat FDM 35 malzemesi katı fazda oldukça sert bir malzeme olup, batarya modülü oluştururken dezavantaj oluşturmaktadır. Bu yüzden katı fazda daha yumuşak olan FDM 42 malzemesi daha uygun olduğu tespit edilmiştir. Dört seri ve iki paralel bağlantıdan oluşan iki özdeş batarya modülü oluşturulmuş ve batarya kutusunun içerisinin boş, FDM'li ve kompozit FDM'li deney şartlarında farklı deşarj oranlarında batarya modülünün ısıl performansı araştırılmıştır. Bu batarya modüllerinde piller arası mesafenin 2 ve 8 mm olduğu iki farklı batarya kutusu ele alınmıştır. Boş batarya modülünde en fazla 2C deşarj oranında deneylere imkân sağlamıştır. Daha yüksek deşarj oranlarında batarya modülünün tavsiye edilen sıcaklık değerini aşmaktadır. Fakat içerisine hem FDM hem de kompozit FDM yerleştirilmesi durumunda batarya deşarj oranı 5C'ye kadar çıkmıştır. 5C deşarj oranında en yüksek batarya sıcaklığı yaklaşık 60℃ olup pil için güvenli sıcaklık aralığındandır. Düşük deşarj oranlarında FDM ve kompozit FDM'li batarya modüllerindeki batarya yüzey sıcaklıkları hemen hemen aynıdır. Deşaj oranı arttıkça gözenekli yapının etkisi de görülmeye başlanmıştır. Bakır örgü ve metal yün gözenekli yapılarla oluşturulan kompozit FDM'ler sayesinde saf FDM'ye göre batarya yüzey sıcaklığı daha düşük olduğu saptanmıştır. Ayrıca gözenekli yapı sayesinde kompozit FDM'nin efektif ısı iletim katsayısı artmış ve batarya da üretilen ısıyı ortama daha hızlı aktarmıştır. Gözenekli yapılar sayesinde FDM daha erken süre de eridiği görülmüştür. Batarya yüzey sıcaklığı bakımından hemen hemen her iki metal gözenekli ortamlar aynı performansı sergilese de bakır örgülü FDM en iyi ısıl performansı sergilemiştir. FDM'li ve kompozit FDM'li batarya modülünde de piller arası mesafenin oldukça önemli olduğu görülmüştür. Piller arası mesafe arttıkça batarya yüzey sıcaklıklarının daha düşük olduğu görülmüştür. Bu piller arası mesafe arttıkça batarya kutusunun hacmi dolayısıyla FDM hacmi artmaktadır. Batarya kutusu içerisinde daha fazla ağırlıkta FDM'nin olması batarya ısıl performansı için önemli olduğu görülmüştür. FDM ve özellikle kompozit FDM sayesinde batarya modülünün içerisindeki pillerin sıcaklıkları da daha homojen ve birbirleri ile aynı sıcaklıklardadır. Anahtar kelimeler: Batarya ısıl yönetim sistemi, Faz değiştiren malzeme, Gözenekli ortam, Lityum iyon batarya, Pasif soğutma