تحلیل عددی عملکرد حرارتی بسته باتری لیتیوم-یونی خنک شونده با نانوسیال تحت تاثیر پارامترهای کسر حجمی و سرعت جریان

در این پژوهش، رفتار حرارتی یک بسته باتری لیتیوم یونی با بهره گیری از روش اجزای محدود در یک بازه زمانی ۲۰۰۰ ثانیه ای به صورت جامع تحلیل شد. هدف اصلی این مطالعه، ارزیابی کارایی عملکردی یک سامانه خنک کاری مبتنی بر نانوسیال جهت بهینه سازی مدیریت حرارتی و افزایش طول عمر باتری است. در این راستا، تاثیر دو پارامتر کلیدی شامل کسر حجمی نانوذرات (صفر تا دو درصد) و سرعت جریان نانوسیال (یک تا چهار میلی متر بر ثانیه) بر پاسخ های حرارتی سیستم، از جمله ضریب انتقال حرارت، دمای خروجی نانوسیال، دمای متوسط بسته باتری و دمای بیشینه سلول ها بررسی شد. یافته های کمی تحقیق نشان می دهد که با افزایش سرعت جریان ورودی از یک به چهار میلی متر بر ثانیه، ضریب انتقال حرارت جابجایی روندی صعودی داشته و از مقدار تقریبی ۱۲ به ۲۴ وات بر متر مربع کلوین افزایش می یابد. همچنین، تحلیل داده های خروجی حاکی از آن است که افزایش سرعت جریان سبب کاهش دمای بیشینه خروجی نانوسیال از ۳۰۸ کلوین به ۳۰۲ کلوین می شود. علاوه بر این، استفاده از نانوذرات تا کسر حجمی یک و نیم صدم، با اصلاح خواص ترموفیزیکی سیال پایه، موجب بهبود مشهود در دفع حرارت و کاهش دمای متوسط بسته باتری شده است. هم افزایی بین سرعت جریان بهینه و غلظت مناسب نانوذرات، راهکاری کارآمد برای جلوگیری از تشکیل نواحی داغ موضعی و مدیریت دمای باتری در محدوده ایمن است. این نتایج تایید می کنند که بهره گیری از نانوسیال در سیستم های مدیریت حرارتی، پایداری عملیاتی و ایمنی باتری های لیتیوم یونی را به ویژه در شرایط کاری دشوار به طور قابل ملاحظه ای ارتقا می بخشد.

کلیدواژه ها:

باتری لیتیوم-یون ، مدیریت حرارتی ، نانوسیال ، روش اجزای محدود