
تعداد نشریات | 45 |
تعداد شمارهها | 1,381 |
تعداد مقالات | 16,906 |
تعداد مشاهده مقاله | 54,421,831 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 17,098,379 |
بررسی عددی مدیریت گرمایی ترکیبی یک دسته باتری لیتیوم-یونی در حضور ماده تغییر فاز دهنده و محیط متخلخل طی فرایند ذخیره و تخلیه | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
دوره 55، شماره 1 - شماره پیاپی 110، اردیبهشت 1404، صفحه 89-98 اصل مقاله (559.29 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2025.63256.3456 | ||
نویسندگان | ||
محمد تقیلو* 1؛ یاشار خرمی2 | ||
1دانشگاه زنجان | ||
2گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران. | ||
چکیده | ||
این مقاله به بررسی عددی مدیریت گرمایی یک دسته باتری لیتیوم-یون در حضور محیط متخلخل و مواد تغییر فاز دهنده طی فرایند ذخیره و تخلیه میپردازد. تأثیر تعداد سلولها و اندازه کانال خنککاری بر بیشینه دما، اختلاف دمای مدولها و توان مورد نیاز جریان خنککاری ارزیابی شده است. همچنین، کارایی روشهای خنککاری با هوا، ترکیب هوا و محیط متخلخل، و ترکیب هوا و مواد تغییر فاز دهنده مطالعه شده است. نتایج نشان میدهد که با افزایش تعداد سلولها، بیشینه دما افزایش مییابد، اما با افزایش دبی جرمی جریان خنککاری، بیشینه دما و اختلاف دمای مدولها کاهش مییابد. با این حال، برای دبی جرمی ṁ=0.0114 kg/s و تخلخل 75/0، با افزایش تعداد سلولها از 2 به 10، ضریب کارایی محیط متخلخل از 12/53 به 37/0 کاهش مییابد. در خنککاری با ترکیب هوا و ماده ان-اکتادکان، دمای بیشینه به میزان K 4 کمتر از خنککاری با هوا در محیط متخلخل و K 75/14 کمتر از خنککاری تنها با هوا بهدست آمد. در نهایت، استفاده از ماده ان-ایکوسان بهعنوان ماده تغییر فاز دهنده برای بهبود عملکرد گرمایی و کاهش اختلاف دما پیشنهاد میشود. | ||
کلیدواژهها | ||
باتری لیتیوم-یونی؛ مدیریت گرمایی باتری؛ ماده تغییر فاز دهنده؛ محیط متخلخل؛ جریان اجباری هوا؛ ذخیره و تخلیه | ||
مراجع | ||
[1] Arora P, Zhang Z. Battery separators. Chemical reviews. 2004;104(10):4419-62. [2] Bandhauer TM, Garimella S, Fuller TF. A critical review of thermal issues in lithium-ion batteries. Journal of the electrochemical society. 2011;158(3):R1. [3] Zhao L, Tong J, Zheng M, Chen M, Li W. Experimental study on the thermal management performance of immersion cooling for 18650 lithium-ion battery module. Process Safety and Environmental Protection. 2024;192:634-42. [4] Chen Z, Yang S, Pan M, Xu J. Experimental investigation on thermal management of lithium-ion battery with roll bond liquid cooling plate. Applied Thermal Engineering. 2022;206:118106. [5] Lin J, Liu X, Li S, Zhang C, Yang S. A review on recent progress, challenges and perspective of battery thermal management system. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2021;167:120834. [6] Fan L, Khodadadi J, Pesaran A. A parametric study on thermal management of an air-cooled lithium-ion battery module for plug-in hybrid electric vehicles. Journal of Power Sources. 2013;238:301-12. [7] Mohammadian SK, Zhang Y. Thermal management optimization of an air-cooled Li-ion battery module using pin-fin heat sinks for hybrid electric vehicles. Journal of Power Sources. 2015;273:431-9. [8] Karimi G, Li X. Thermal management of lithium‐ion batteries for electric vehicles. International Journal of Energy Research. 2013;37(1):13-24. [9] Inui Y, Kobayashi Y, Watanabe Y, Watase Y, Kitamura Y. Simulation of temperature distribution in cylindrical and prismatic lithium ion secondary batteries. Energy Conversion and Management. 2007;48(7):2103-9. [10] Xin S, Wang C, Xi H. Thermal management scheme and optimization of cylindrical lithium-ion battery pack based on air cooling and liquid cooling. Applied Thermal Engineering. 2023;224:120100. [11] Mohammadian SK, Rassoulinejad-Mousavi SM, Zhang Y. Thermal management improvement of an air-cooled high-power lithium-ion battery by embedding metal foam. Journal of Power Sources. 2015;296:305-13. [12] Yang M, Mathew G, Nemati H, Moghimi M. A novel approach for active cooling of a battery at cell level: Air-cooled mini-channel heat sink, enhanced with intermittent metal foam. Journal of Energy Storage. 2024;81:110374. [13] Wang H, Guo Y, Ren Y, Yeboah S, Wang J, Long F, et al. Investigation of the thermal management potential of phase change material for lithium-ion battery. Applied Thermal Engineering. 2024;236:121590. [14] Zare P, Perera N, Lahr J, Hasan R. A novel thermal management system for cylindrical lithium-ion batteries using internal-external fin-enhanced phase change material. Applied Thermal Engineering. 2024;238:121985. [15]. Nazar MW, Iqbal N, Ali M, Nazir H, Amjad MZB. Thermal management of Li-ion battery by using active and passive cooling method. Journal of Energy Storage. 2023;61:106800. [16]. Bai F, Chen M, Song W, Feng Z, Li Y, Ding Y. Thermal management performances of PCM/water cooling-plate using for lithium-ion battery module based on non-uniform internal heat source. Applied Thermal Engineering. 2017;126:17-27. [17]. Cao J, Ling Z, Fang X, Zhang Z. Delayed liquid cooling strategy with phase change material to achieve high temperature uniformity of Li-ion battery under high-rate discharge. Journal of Power Sources. 2020;450:227673. [18] Mousavi S, Zadehkabir A, Siavashi M, Yang X. An improved hybrid thermal management system for prismatic Li-ion batteries integrated with mini-channel and phase change materials. Applied Energy. 2023;334:120643. [19] Ling Z, Wang F, Fang X, Gao X, Zhang Z. A hybrid thermal management system for lithium ion batteries combining phase change materials with forced-air cooling. Applied energy. 2015;148:403-9. [20] کوشککی ح, رحمانیان س. بررسی عددی مدیریت گرمایی باتری لیتیوم-یون با استفاده از مادهی تغییر فاز دهنده و فوم فلزی. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1403، د. 54، ش. 108، ص. 123-132. [21] میر محمدی ع, الهیاری س. طراحی سیستم خنککاری برای باتری لیتوم-یون در نرخ دشارژهای مختلف با مدلسازی الکتریکی-حرارتی. مجله مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1400، د. 51، ش. 94، ص. 239-246. [22] Taghilou M, Mohammadi MS. Thermal management of lithium-ion battery in the presence of phase change material with nanoparticles considering thermal contact resistance. Journal of Energy Storage. 2022;56:106029. [23] Buonomo B, Manca O, Ercole D, Nardini S. Numerical simulation of thermal energy storage with phase change material and aluminum foam. 2016. [24] Abdi A, Ignatowicz M, Gunasekara SN, Chiu JN, Martin V. Experimental investigation of thermo-physical properties of n-octadecane and n-eicosane. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020;161:120285. [25] Nield DA, Bejan A. Convection in porous media: Springer; 2006. [26] Lee JS, Ogawa K. Pressure drop though packed bed. Journal of chemical engineering of Japan. 1994;27(5):691-3. [27] Joseph DD, Nield DA, Papanicolaou G. Nonlinear equation governing flow in a saturated porous medium. Water Resources Research. 1982;18(4):1049-52. [28] Buonomo B, Ercole D, Manca O, Menale F. Thermal cooling behaviors of lithium-ion batteries by metal foam with phase change materials. Energy Procedia. 2018;148:1175-82. [29] De Vita A, Maheshwari A, Destro M, Santarelli M, Carello M. Transient thermal analysis of a lithium-ion battery pack comparing different cooling solutions for automotive applications. Applied Energy. 2017;206:101-12. [30] Thirugnanam K, TP ERJ, Singh M, Kumar P. Mathematical modeling of Li-ion battery using genetic algorithm approach for V2G applications. IEEE transactions on Energy conversion. 2014;29(2):332-43. [31] Handly D. Momentum and heat transfer mechanisms in regular shaped packings. Trans Inst Chem Eng. 1968;46:251-9. [32] Mousavi S, Siavashi M, Zadehkabir A. A new design for hybrid cooling of Li-ion battery pack utilizing PCM and mini channel cold plates. Applied Thermal Engineering. 2021;197:117398. [33] Gao D, Tian F-B, Chen Z, Zhang D. An improved lattice Boltzmann method for solid-liquid phase change in porous media under local thermal non-equilibrium conditions. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017;110:58-62. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 30 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 8 |