سیستم ترکیبی غیرفعال برای خنک کاری باتری لیتیوم یونی با ماده تغییر فازدهنده، پره و محیط متخلخل

باتری های لیتیوم- یونی به دلیل چگالی انرژی بالا، کاربرد گسترده ای در خودروهای الکتریکی دارند، اما در نرخ های تخلیه بالا مانند C۸ دچار افزایش سریع دما و گرادیان های حرارتی شدید می شوند که خطر آتش سوزی و کاهش عمر را به دنبال دارد. در این پژوهش، یک سیستم خنک کاری غیرفعال ترکیبی مبتنی بر ماده تغییر فاز دهنده (پی-سی-ام) از نوع ان-اکتادکان، پره های فلزی با هندسه بهینه و محیط متخلخل فلزی برای کنترل همزمان دمای بیشینه و یکنواختی دمایی در باتری طراحی شده است. مسئله به صورت عددی با استفاده از نرم افزار فلوئنت و با روش آنتالپی-تخلخل تحت شرایط عدم تعادل دمای محلی حل شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از پره ها باعث کاهش دمای بیشینه به ۹/۳۱۱ کلوین و ذوب کامل پی-سی-ام می شود، اما گرادیان دمایی در ریشه پره ها افزایش می یابد. حضور محیط متخلخل فلزی، گرادیان دمایی را از K/m ۴۰۲۸ به K/m ۱۲۲۶ کاهش داده و یکنواختی دمایی را به طور چشمگیری بهبود می بخشد؛ بدون اینکه عملکرد خنک کاری را تضعیف کند. این سیستم ترکیبی ضمن حفظ مزایای پی-سی-ام، چالش های هدایت حرارتی پایین و گرادیان های نامطلوب را به خوبی مدیریت می کند.

کلیدواژه ها:

باتری لیتیوم- یونی ، ماده تغییر فازدهنده ، محیط متخلخل فلزی ، پره فلزی ، توزیع دمای یکنواخت