Nanoakışkan kullanılarak soğutulan elektrikli araç bataryasının ısıl analizi

Bu doktora tezi, sıvı soğutmalı elektrikli bir araç batarya modülünün verimliliğini teorik ve sayısal incelemeler yoluyla araştırmaktadır. Teorik kısım, 18650 silindirik bir bataryadaki ısı üretimini; şarj durumu, deşarj oranı ve sıcaklık parametrelerine bağlı olarak hesaplamak için kapsamlı korelasyonlar geliştirmeyi içermektedir. Bu korelasyonlar; LCO, NMC, NCA ve LFP gibi en çok tercih edilen katot malzemelerine sahip lityum-iyon piller için test edilmiş ve LFP katot malzemesine sahip piller hariç literatürdeki deneysel sonuçlarla iyi bir uyum göstermiştir. Sayısal incelemelerin ilk bölümünde; soğutma kanal sayısının ve alüminyum blok temas genişliğinin etkisi incelenerek, soğutma sistemi optimize edilmiştir. Alüminyum blok temas genişliğinin hassas bir şekilde ayarlanmasının kritik etkisi, batarya modülü ısıl performansında optimizasyon ihtiyacını gösteren önemli bir çıkarım olarak vurgulanmıştır. Sayısal araştırmaların ikinci kısmında; en iyi soğutma konfigürasyonu kullanılarak farklı soğutma sıvılarının (su, etilen glikollü su, etilen glikollü su-nanoparçacıklar), farklı deşarj oranları (1C ve 2C) altında sistem üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Nanoakışkan çalışmaları; üç nanoparçacık türü (Al2O3, CuO ve TiO2), iki farklı boyut (30 nm ve 75 nm) ve dört farklı karışım oranı (%1, %2, %3 ve %4) ile zenginleştirilmiştir. İncelemeler neticesinde, nanoakışkanların ısıl bakımdan daha üstün, ancak basınç düşüşü bakımından mahsurlu olduğu bulunmuştur. Özellikle, %4 karışım oranına sahip 30 nm CuO nanoparçacıkları, batarya modülü sıcaklığını kontrol etmede, suyun kullanıldığı geleneksel soğutmaya benzemekle birlikte, artan basınç düşüşünü de göz önünde bulundurmak gerekir. Bulgular; nanoparçacıkların, daha küçük boyutta ya da daha yüksek oranlarda kullanılmasıyla, genel ısıl verimlilik arasında pozitif bir ilişki olduğunu ortaya koymaktadır. İyileştirmelere rağmen, geleneksel etilen glikollü suya kıyasla nanoakışkanlar, %11'lik bir iyileştirmenin ötesine geçememektedir.