Lityum iyon pillerinin düşük sıcaklıklarda pasif termal kontrolü için üretilen ısı yalıtım malzemelerinin pil deşarj performans üzerine etkilerinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effects of thermal insulation materials produced for passive thermal control of lithium-ion batteries at low temperatures on battery discharge performance
- Tez No: 879938
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN OKTAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Otomotiv Mühendisliği, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Batman Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Otomotiv Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 146
Özet
Bu çalışmada, bataryaların soğuk hava koşulların bataryalar üzerindeki olumsuz etkilerini ve bataryalardaki performans kaybını azaltmak amacıyla çalışmalar yapılmıştır. Yerli kaynaklardan temin edilen hammaddeler kullanılarak yanmayan, hafif, mekanik ve ısı yalıtım özellikleri yüksek yeni malzemeler üretilmiş ve test edilmiştir. Optimum özelliklere sahip üç numune, batarya kabininin iç yüzeyine kaplanmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında, düşük sıcaklık şartlarında batarya sıcaklık ve performans testlerini gerçekleştirmek için bir test düzeneği oluşturulmuştur. 24V nominal voltaj ve 20Ah nominal kapasiteye sahip batarya paketi üzerinde testler gerçekleştirmek amacıyla üç farklı sürüş profili geliştirilmiştir. Bu testler, 0°C, -5°C ve -10°C sıcaklıklarda, yalıtımlı ve yalıtımsız durumlarda batarya deşarj deneyleri yapılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, bataryanın optimum çalışma sıcaklığında yapılan testlerle karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, yalıtım numunelerinin bataryanın ısınmasında önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Düşük ısı iletkenliği ve düşük ısı yayılımı özelliklerine sahip yalıtım numuneleri sayesinde, bataryanın çalışma süreci sırasında üretilen ısı büyük ölçüde tutulmuş ve yavaşça batarya kabin ortamına salınmıştır. Termal kontrol yöntemiyle batarya performans verimliliği, yalıtımsız duruma göre 0°C'de %5, -5°C'de %10 ve -10°C'de %10 artmıştır. Pratik elektrokimyasal enerji kullanım verimliliği çoğu deşarj süresi için %90'ın üzerinde bulunmuştur. Ayrıca, yalıtım numunelerinin deşarj performansının yalıtım kalınlığıyla ilişkili olduğu tespit edilmiştir. 1,5 cm, 2,5 cm ve 4 cm kalınlıklarda EPWSO yalıtım malzemesi ile kaplama durumu incelenmiş ve yalıtımsız duruma göre her yalıtım kalınlığı için batarya verimliliği artmıştır. Sonuçlar, yalıtımlı batarya kabinlerinde daha fazla termal enerjinin mevcut olduğunu ve bunun da bataryanın elektrokimyasal performansını iyileştirdiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, studies were carried out to reduce the negative effects of cold weather conditions on batteries and the loss of performance in batteries. Using locally sourced raw materials, new materials with non-flammability, lightweight, and high mechanical and thermal insulation properties were produced and tested. Three samples with optimal properties were selected and coated on the inner surface of the designed battery enclosure. In the second phase of the study, a test setup was created to conduct battery temperature and performance tests under low-temperature conditions. To perform tests on a battery pack with a nominal voltage of 24V and a nominal capacity of 20Ah, three different driving profiles were developed. These tests were conducted at 0°C, -5°C, and -10°C, with and without insulation, and compared with the results obtained at the battery's optimal operating temperature. The results showed that the insulation samples significantly impacted the battery's heating process. The insulation materials, characterized by low thermal conductivity and low heat dissipation, effectively retained the heat generated during the battery's operation and gradually released it into the battery enclosure. Thermal control improved battery performance efficiency by 5% at 0°C, 10% at -5°C, and 10% at -10°C compared to the uninsulated condition. Practical electrochemical energy usage efficiency was found to be over 90% for most discharge durations. Additionally, the discharge performance of the insulation samples was found to be related to the insulation thickness. Coating with EPWSO insulation material in thicknesses of 1.5 cm, 2.5 cm, and 4 cm was examined, and battery efficiency increased for each insulation thickness compared to the uninsulated condition. The results indicated that the insulated battery enclosures provided more thermal energy to heat the batteries, thus restoring their electrochemical performance.
Benzer Tezler
- Numerical analysis and experimental verification of industrial lithium-ion batteries
Endüstriyel lityum-iyon pillerin sayısal analizi ve deneysel doğrulaması
RECEP UYSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ YILMAZ
- 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
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Poly(vinylidene fluoride) based graft copolymer
Poliviniliden florür temelli aşı kopolimeri
AHMET YASİR DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN HAYRİ ACAR
- Lityumca zengin nikel kobalt mangan oksit (NCM) katot üretimi ve Al2O3 yüzey modifikasyonu ile elektrokimyasal özelliklerinin geliştirilmesi
Production of lithium rich NCM cathode via sol-gel method & enhancing electrochemical properties with Al2O3 surface modification
HALİS GENÇER KÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Lityum iyon pillerin düşük sıcaklıklardaki ısıl davranışı ve performansı
Thermal behavior and performance of lithium-ion batteries at low temperatures
ALTAY TEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT KÖKSAL