تحلیل عددی مدیریت حرارتی باتری های لیتیوم- یون برای کاربردهای فضایی با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده و نانوذرات

این پژوهش به بررسی مدیریت حرارتی پک های باتری لیتیوم-یون (متشکل از سه سلول) در شرایط فضایی، که انتقال حرارت صرفا از طریق تشعشع صورت می گیرد، می پردازد. چهار ماده تغییر فاز دهنده شامل ان-ایکوزان، آرتی-۳۵ سی، آرتی ۴۴ سی و تترادکانول در نرخ تخلیه ۵-سی مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد آرتی-۳۵ با توجه به نقطه ذوب پایین تر در ابتدای فرآیند (تقریبا ۳۰۰ ثانیه) عملکرد بهتری دارد، اما در ادامه کارایی آن کاهش می یابد. سایر مواد تغییر فاز در پایان فرآیند تخلیه، دمای باتری را حدود ۱۰ کلوین کاهش دادند. برای بهبود هدایت حرارتی، نانوذرات اکسید برلیوم، اکسید زیرکونیوم، اکسید سیلیسیم و اکسید تیتانیوم به تترادکانول اضافه شدند. در این میان، نانوذرات اکسید برلیوم موثرترین عملکرد را داشتند و دمای حداکثر را ۱٫۲ کلوین کاهش دادند. همچنین، مشخص شد که هر ۱% افزایش در کسر حجمی اکسید برلیوم منجر به کاهش حدودا یک کلوینی دمای باتری می شود. این یافته ها پتانسیل بالای ترکیبات مواد تغییر فازدهنده-نانوذرات را در خنک کاری باتری های فضایی نشان می­دهد.

کلیدواژه ها:

مدیریت حرارتی ، باتری لیتیوم یون ، پی سی ام ، انتقال حرارت ، بی وزنی