بررسی عددی گذرای رفتار ترموهیدرولیکی جریان آب و نانوسیال در ارتقای عملکرد خنک کاری ماژول های باتری لیتیوم-یون در نرخ دشارژهای مختلف

در این پژوهش، رفتار حرارتی یک بسته باتری لیتیوم یونی با استفاده از روش اجزای محدود و تحت تاثیر کسر حجمی نانوذرات ۱ درصد آلومینا در آب و نرخ دشارژ سلول ها بررسی شده است. هدف اصلی، ارزیابی عملکرد خنک کاری یک سامانه مبتنی بر نانوسیال و تحلیل اثر پارامتر کلیدی نرخ دشارژ بر ضریب انتقال حرارت، دمای خروجی نانوسیال، دمای متوسط بسته باتری و بیشینه دمای سلول ها است. شبیه سازی ها در بازه زمانی صفر تا ۲۰۰۰ ثانیه انجام و نتایج برای کسر حجمی نانوذره ۱ درصد و سه نرخ دشارژ مقایسه شد. نتایج نشان داد با افزایش نرخ دشارژ از ۲C به ۴C، دمای متوسط و بیشینه بسته باتری به طور محسوسی افزایش می یابد که بیانگر تشدید بار حرارتی در شرایط دشارژ بالاتر است. در نرخ ۲C، توزیع دما در سلول ها یکنواخت تر بوده و سامانه خنک کاری نانوسیالی عملکرد موثرتری در کنترل حرارت دارد، در حالی که در نرخ ۴C گرادیان حرارتی افزایش یافته و اختلاف دما بین نواحی مختلف، به ویژه بخش های مرکزی و پایین دست، بیشتر می شود. همچنین ضریب انتقال حرارت نانوسیال در همه حالات ابتدا افزایش یافته و سپس کاهش می یابد، اما بیشینه آن در نرخ ۴C مشاهده می شود. دمای خروجی نانوسیال نیز با گذشت زمان افزایش یافته و در نرخ ۴C بالاترین مقدار را دارد. در مجموع، افزایش نرخ دشارژ از ۲C به ۴C موجب افزایش حدود ۱۵ تا ۲۰ درصدی ضریب انتقال حرارت و حدود ۵ کلوین افزایش در بیشینه دمای بسته باتری می شود.

کلیدواژه ها:

باتری لیتیوم یون ، مدیریت حرارتی باتری ، خنک کاری با نانوسیال ، نرخ دشارژ ، شبیه سازی اجزای محدود