بررسی تاثیر نانوسیالات بر کاهش دمای کاری و افزایش پایداری حرارتی سلول های لیتیوم یون

خنک کاری مناسب در باتری های لیتیوم -یون یکی از الزامات کلیدی برای افزایش طول عمر، ارتقای ایمنی و بهبود عملکرد سیستم های ذخیره سازی انرژی و خودروهای برقی است. افزایش دما در این باتری ها منجر به پدیده هایی نظیر افزایش مقاومت داخلی، افت ولتاژ، کاهش ظرفیت، و در موارد حاد، بروز فرار حرارتی می شود. در سال های اخیر، استفاده از نانوسیالات به عنوان نسل جدید سیالات انتقال حرارت به دلیل ضریب هدایت حرارتی بالاتر و پایداری حرارتی بهتر، توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده است. هدف این پژوهش، بررسی کارایی خنک کاری باتری لیتیوم -یون با به کارگیری نانوسیالات متداولی همچون Al₂O₃، CuO و SiO₂ در غلظت های کم است. در این مطالعه، با استفاده از یک مدل حرارتی استاندارد و لحاظ کردن تاثیر خواص دمایی نانوسیال، رفتار حرارتی سلول در شرایط شار حرارتی بالا تحلیل شد. نتایج نشان می دهد که حضور نانوذرات باعث افزایش ۱۰ تا ۲۵ درصدی ضریب انتقال حرارت جابجایی و کاهش میانگین دمای سلول بین ۳ تا ۷ درجه سانتی گراد می شود. همچنین، توزیع یکنواخت تر دمایی در سطح سلول و کاهش گرادیان دمایی داخلی، موجب بهبود پایداری حرارتی و کاهش تنش های الکتروشیمیایی باتری می گردد. یافته ها تایید می کنند که نانوسیالات، به ویژه در غلظت های کمتر از ۲ درصد حجمی، می توانند به عنوان گزینه ای کارآمد و اقتصادی برای سیستم های مدیریت حرارتی باتری های مدرن مورد استفاده قرار گیرند. این نتایج می تواند مبنای طراحی سیستم های خنک کاری نسل جدید در خودروهای الکتریکی و تجهیزات ذخیره ساز انرژی باشد.

کلیدواژه ها:

نانوسیالات ، مدیریت حرارتی ، باتری لیتیوم یون ، خنک کاری ، پایداری حرارتی