18650 Li-iyon batarya paketleri için yenilikçi soğutma tasarımı ve nanoakışkanların termal performans üzerindeki etkileri
Innovative cooling design for 18650 Li-ion battery packs and the effects of nanofluids on thermal performance
- Tez No: 899394
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA KARAGÖZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Otomotiv Mühendisliği, Mechanical Engineering, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
Fosil yakıtların tükenmesi ve karbon emisyonlarının çevreye verdiği zararlar, enerji sürdürülebilirliği konusundaki endişeleri artırmıştır. Bu doğrultuda, çevresel etkileri azaltmak ve yenilenebilir enerjiye geçişi hızlandırmak amacıyla elektrikli araçlar önemli bir alternatif haline gelmektedir. Elektrikli araçlarda yaygın olarak kullanılan lityum-iyon bataryalar, yüksek enerji yoğunlukları sayesinde yaygın olarak tercih edilse de aşırı ısınma riskine karşı etkin bir soğutma sistemine ihtiyaç duyarlar. Bu çalışmada, 18650 tipi lityum-iyon piller için tasarlanan bakır boru ve plakalarla desteklenen bir soğutma sistemi nümerik olarak incelenmiştir. Tasarlanan sistemde demineralize su, Su-BN ve Su-Al2O3 nanoakışkanları kullanılarak farklı debilerde (0,75 l/dk, 1,5 l/dk, 2,25 l/dk) ve deşarj hızlarında (1C, 3C, 5C) soğutma performansı karşılaştırılmıştır. Termal analizler sonucunda, debi arttıkça maksimum pil sıcaklığı ve pil sıcaklık farkının azaldığı gözlemlenmiştir. 0,75 l/dk debi ile 1,5 l/dk ve 2,25 l/dk debiler karşılaştırıldığında sırasıyla maksimum pil sıcaklığı ortalama %2,07 ve %2,66 oranında azalmıştır. Nanoakışkan kullanımıyla pil sıcaklıklarında etkili sıcaklık düşüşleri gözlemlenmiştir. Su-BN kullanıldığında sıcaklık düşüşü daha belirgindir, Su-Al2O3 ise daha az ama yine de anlamlı bir soğutma etkisi sağlar. 0,75 l/dk debide 5C deşarj değerinde Demineralize Su soğutucu akışkanı kullanıldığında maksimum pil sıcaklığı 30,92 °C iken bu değer Su-BN kullanımıyla %3,21 oranında, Su-Al2O3 kullanımıyla %1,60 oranında azalmıştır. Bu sonuçlar, lityum-iyon bataryaların su kullanımına nazaran nanoakışkanlarla daha güvenli ve verimli bir şekilde soğutulabileceğini ve nanoakışkanların bu süreçte önemli bir rol oynayabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The depletion of fossil fuels and the environmental damage caused by carbon emissions have raised concerns about energy sustainability. Accordingly, electric vehicles are becoming an important alternative to reduce environmental impacts and accelerate the transition to renewable energy. Although lithium-ion batteries are widely used in electric vehicles due to their high energy density, they need an effective cooling system against the risk of overheating. In this study, a cooling system supported by copper tubes and plates designed for 18650-type lithium-ion batteries is numerically investigated. In the designed system, demineralized water, Water-BN, and Water-Al2O3 nanofluids were used to compare the cooling performance at different flow rates (0,75 l/min, 1,5 l/min, 2,25 l/min) and discharge rates (1C, 3C, 5C). As a result of thermal analysis, it was observed that the maximum battery temperature and battery temperature difference decreased as the flow rate increased. When 0,75 l/min flow rate was compared with 1,5 l/min and 2,25 l/min flow rates, the maximum battery temperature decreased by 2,07% and 2,66%, respectively. Effective temperature reductions in battery temperatures were observed with the use of nanofluids. The maximum battery temperature was 30,92 °C when using Demineralized Water coolant at a discharge value of 5C at a flow rate of 0,75 l/min, while this value decreased by 3,21% when using Water-BN and 1,60% when using Water-Al2O3. These results show that lithium-ion batteries can be cooled more safely and efficiently with nanofluids than with water and that nanofluids can play an important role in this process.
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
- Lityum iyon pil hücresinin termal karakterizasyonu
Thermal characterization of lithium-ion battery cell
GİZEM TAYLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiBursa Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL FÜRKAN SÖKMEN
- Elektrikli araçlarda kullanılan 18650 Li-iyon pillerin soğutma analizi ve kontrolü
Cooling analysis and control of 18650 Li-ion batteries used in electric vehicles
OSMAN TAHA KÜTÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- Elektrikli araçlarda kullanılan faydalı frenleme sisteminin batarya üzerindeki olumsuz etkilerinin azaltılması
Reducing the negative effects of the regenerative braking system used in electric vehicles on the battery
MEHMET ŞEN
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUCİZ ÖZCAN
DOÇ. DR. YASİN RAMAZAN EKER
- Design and development of a wireless EEG device and open source software
Kablosuz EEG cihazı ve açık kaynak yazılımı tasarımı ve geliştirilmesi
HİMMET AYYILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyomühendislikAdana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESEN YILDIRIM