Geri Dön

Lityum iyon pillerin düşük sıcaklıklardaki ısıl davranışı ve performansı

Thermal behavior and performance of lithium-ion batteries at low temperatures

  1. Tez No: 840119
  2. Yazar: ALTAY TEKİN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MURAT KÖKSAL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 89

Özet

Bu tezde bir ticari lithum iyon pillerin düşük sıcaklıklarda performansı ve ısıl davranışı deneysel olarak incelenmiştir. Özdeş piller üç farklı sıcaklık ortamında 0.5C ve 1.0C şarj ve deşarja tabii tutulmuştur. Ayrıca, düşük sıcaklık koşullarını benzetimlemek için şarj-deşarj deneylerinin yanısıra kurum içi bir 1—B elektrokimyasal-3-B termal birleşik model kullanılmıştır. Bir pil test sistemi ile yapılan deneyler, sıcaklık düştükçe lityum iyon pillerin kapasitesi düşmekte ve pilin içindeki ısı üretimi artmakta olduğunu gösterdi. Model, oda sıcaklığında batarya voltajı ve yüzey sıcaklığını tahmin edebildi. Ancak, çalışma sıcaklığı azaldıkça, model ve deney sonuçları arasındaki hata artmaya başladı. Düşük sıcaklıklarda, lityum-iyon bataryaların elektrokimyasal özellikleri önemli ölçüde değişir. Sıcaklığa bağlı parametrelerin değişimlerinin etkilerini yakalayabilmek için -20°C'deki 1C deşarj deneyi verisi ile model tahminlerini karşılaştırarak bir duyarlılık analizi yapıldı. Duyarlılık analizi, sıcaklığı azaltmanın özellikle elektrolit taşıma özellikleri üzerinde kötü bir etkiye sahip olduğunu gösterdi. Elektrolit difüzyon katsayısının, elektrolit taşıma sayısının, SEI film direncinin ve pilin özgül ısı kapasitesinin değişimi, model tarafından tahmin edilen batarya voltajı ve sıcaklığı üzerindeki en büyük etkiye sahip olduğu, ancak elektrotların difüzyon katsayısı, elektrolitin iyonik iletim katsayısı ve reaksiyon hızı katsayılarının daha az etkisinin olduğu gösterilmiştir. Sonuçlar aynı zamanda model parametrelerinin sıcaklığa bağlı olarak karakterizasyonunun daha doğru tahmin almak için kritik olduğunu göstermektedir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, the performance and thermal behavior of a commercial lithium-ion battery were investigated experimentally at low temperatures. Identical batteries are subjected to 0.5C and 1.0C charge-discharge at three different temperature settings (25 C, 4 C and -20 C). Furthermore, an in-house 1-D electrochemical-3-D thermal coupled model was utilized to simulate the low temperature conditions along with the charge-discharge tests. Experiments conducted with a battery test system show that as the temperature decreases, the available capacity of the lithium-ion batteries decreases, and heat generation inside the battery increases. The model is able to predict battery voltage and surface temperature at room temperature. However, as the operating temperature gets lower, the discrepancy between the model and the experimental data begins to increase. At low temperatures, the electrochemical properties of the lithium-ion batteries change drastically. To capture the effects of varying temperature dependent parameters, a sensitivity analysis was performed comparing the 1C experimental discharge data at -20°C with the model predictions. The sensitivity analysis indicates that decreasing temperature has negative effect especially on the electrolyte transport properties. It is demonstrated that while changing the electrolyte diffusion coefficient, electrolyte transport number, SEI film resistance, and the specific heat capacity of the battery have the largest impact on the battery voltage and temperature predicted by the model, electrode diffusion coefficient, electrolyte ionic conduction coefficient, and reaction rate constants have less impact. Results also show that the temperature dependent characterization of the model parameters is crucial for more accurate predictions.

Benzer Tezler

  1. Design of boron doped (nickel manganese cobalt containing) NMC 811 cathode active materials

    Bor katkılanmış (nikel mangan kobalt içeren) NMC811 katot aktif malzemelerinin tasarımı

    İBRAHİM CAN TOPAKTAŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ

  2. Numerical analysis and experimental verification of industrial lithium-ion batteries

    Endüstriyel lityum-iyon pillerin sayısal analizi ve deneysel doğrulaması

    RECEP UYSAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Makine MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BARIŞ YILMAZ

  3. Designing a thermal management system for lithium-ion batterypacks used in electrical vehicles

    Elektrikli araçlarda kullanılan lityum iyon akü paketleri için termal yönetim sistemi tasarımı

    MOHAMMAD ALIPOUR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    EnerjiKoç Üniversitesi

    Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEDA KIZILEL

  4. Poly(vinylidene fluoride) based graft copolymer

    Poliviniliden florür temelli aşı kopolimeri

    AHMET YASİR DEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. METİN HAYRİ ACAR

  5. Lityum iyon pillerde elektrolit olarak LiBF4 kullanımının incelenmesi

    Investigating the using of LiBF4 electrolytes for lithium ion batteries

    ŞEYMA KARAAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    KimyaSakarya Üniversitesi

    Kimya Bölümü

    PROF. DR. ALİ OSMAN AYDIN