سیستم مدیریت حرارتی باتری – تأثیر مواد مختلف محفظه و NePCM بر عملکرد آن

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت):

چکیده

سیستم مدیریت حرارتی باتری (BTMS) با مواد تغییر فاز دهنده نانو تقویت شده (NePCM)  به دلیل طول عمر پایدار و گرمای نهان بالا در غیاب نیاز به نیروی پمپاژ خارجی مانند خنک کننده هوا/مایع در خودروهای الکتریکی سیستمی مطلوب است. با این حال، برخی پیشرفت­‌ها و بررسی‌­ها برای بهبود سیستم مورد نیاز است. از این رو، این مطالعه به صورت عددی برای تجزیه و تحلیل اثر مواد مختلف محفظه شامل مس (Cu)، آلومینیوم (Al)  و آکریلیک (Acr)  بر عملکرد حرارتی BTMS استوانه‌ای لیتیوم یون با استفاده از نانوذرات CuO و  PCM n-ایکوزان انجام شده است. علاوه بر این، تأثیر کسرهای حجمی مختلف نانوذرات از CuO و NePCM (2% و 4%)  و  بر دمای سطح باتری و عدد ناسلت بررسی شده است. باتری در شرایط دشارژ کامل با نرخ جریان 3C در مدت 20 دقیقه در نظر گرفته می‌­شود. علاوه بر این، دو دمای مختلف اولیه و محیطی (300 K و 305 K­) برای مطالعه عملکرد حرارتی BTMS در فازهای جامد و جامد­/ مایع NePCM در نظر گرفته شده‌‌اند. نتایج عددی نشان داد که استفاده از محفظه مس در BTMS دمای سطح باتری را در پایین­ترین سطح نگه می‌­دارد و همچنین باعث تاخیر در ذوب NePCM می‌­شود. علاوه بر این، با افزودن نانوذرات CuO به n-ایکوزان خالص و افزایش کسر حجمی نانوذرات، دمای سطح باتری و زمان شروع ذوب NePCM به ترتیب کاهش و افزایش می‌‌یابد. در نهایت، بررسی عدد ناسلت نشان می‌دهد که با افزودن نانوذرات به n-ایکوزان خالص و افزایش کسر حجمی نانوذرات، عدد ناسلت اندکی کاهش می‌‌یابد.

نتیجه‌­گیری

این تحقیق عددی تأثیر مواد مختلف محفظه شامل مس (Cu)، آلومینیوم (Al)  و آکریلیک (Acr)  را بر عملکرد حرارتی یک سیستم مدیریت حرارتی باتری استوانه‌‌ای با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده نانو تقویت شده تجزیه و تحلیل می‌­نماید. از این رو نتایج عددی زیر نتیجه‌گیری شده است.

• در بین تمامی محفظه­‌های مورد مطالعه، محفظه مس در BTMS به دلیل رسانایی حرارتی بیشتر مس در مقایسه با سایر مواد محفظه، دمای سطح باتری را در پایین‌­ترین سطح نگه می­‌دارد.

• افزودن نانوذرات CuO به n-ایکوزان خالص و افزایش کسر حجمی نانوذرات CuO به دلیل افزایش رسانایی حرارتی باعث کاهش بیشتر دمای سطح باتری می‌‌شود.

• در مقایسه با سایر محفظه‌­ها، محفظه Cu می‌­تواند برای BTMS مناسب باشد، زیرا زمان بیشتری برای ذوب شدن NePCM­ها نیاز دارد.

• افزایش کسر حجمی نانوذرات CuO باعث تاخیر در شروع زمان ذوب NePCM به دلیل افزایش انتقال حرارت رسانایی بین باتری و محیط می‌­شود.

• با افزودن نانوذرات CuO به n-ایکوزان خالص و افزایش کسر حجمی نانوذرات، عدد ناسلت اندکی کاهش می‌‌یابد.

در نهایت، یک BTMS با محفظه Cu و 4% NePCM  (­n-ایکوزان/­CuO) می­‌تواند یک سیستم بهینه برای نگه‌­داشتن دمای باتری در سطح پایین در حالی که به طور کامل با نرخ جریان 3C ظرف 20 دقیقه تخلیه شود.

دانلود مقاله: تأثیر مواد مختلف محفظه و NePCM بر عملکرد سیستم مدیریت حرارتی باتری

Reference

Yousefi, Elnaz, et al. "The effect of different enclosure materials and NePCMs on performance of battery thermal management system." Materials Today: Proceedings 75 (2023): 1-9.‏

DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.09.261

ترجمه و ویرایش: دانیال ابراهیم­‌زاده