Lityum-iyon bataryaların ısıl yönetimi için şekilce kararlı kompozit faz değiştiren malzemelerin tasarımı ve performansının deneysel olarak incelenmesi

Teknolojin gelişimi ile birlikte enerjiye olan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Fosil yakıtların sınırlı bir ömre sahip olması, kullanımı sonucunda meydana gelen çevresel etkiler ve fosil kaynaklarının dünya üzerinde düzgün bir dağılıma sahip olmaması, insanoğlunu yeni arayışlara yöneltmiştir. Bu durum, yenilenebilir enerji kaynaklarına bağlı enerji sistemlerinin yaygınlaşmasına katkı sağlarken, özellikle güneş ve rüzgâr enerjisine dayalı sistemlerde ortaya çıkan süreklilik problemiyle sınırlanmaktadır. Bu soruna çözüm getirmek için, son yıllarda enerji depolama teknolojilerinin kullanımı önemli bir alternatif olarak dikkat çekmektedir. Enerjinin depolanarak kullanılması ihtiyacın ortaya çıkmasına bağlı olarak kullanıma izin vermektedir. Bu bağlamda, gizli ısıl enerji depolama umut vadeden enerji depolama yöntemlerinden bir tanesidir. Faz değiştiren malzemeler olarak adlandırılan yeni nesil akıllı enerji malzemeleri ile enerji gizli ısı formunda depolanabilir. Enerji depolama teknolojileri arasında yer alan önemli seçeneklerden bir diğeri de elektrokimyasal depolamaya olanak sağlayan güç bataryalardır. Hayatın içinde önemli bir yer tutan bataryaların çalışmasını etkileyen faktörlerden biri de sıcaklık ve dolayısıyla batarya ısıl yönetimidir. Bu tez çalışmasında, elektrikli ve hibrit araçlar başta olmak üzere pek çok alanda kullanılan Lityum iyon bataryaların ısıl yönetiminde kullanılmak üzere kompozit faz değiştiren malzemelerin tasarlanması amaçlanmıştır. Böylece, bilinen iki enerji depolama teknolojisinin hibrit olarak çalıştırılması hedeflenmiştir. Çalışma kapsamında bataryaların işletim koşulları ile uyum gösteren kaprik asit faz değiştiren madde olarak kullanılarak çalışma koşullarına uyumlu kompozit enerji malzemelerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte, tasarlanan kompozit enerji malzemeleri deneysel bir sistem hazırlanarak test edilmiş ve Lityum iyon bataryanın ısıl performansı incelenmiştir. Farklı reçeteler ile tek adımda impregnasyon yöntemiyle elde edilen kaprik asit/kaolinit kompozit FDM'leri içinde CK40 olarak adlandırılan % 40 kaprik asit ve % 60 kaolinit kullanılarak hazırlanan kompozit FDM ile en yüksek ısıl enerji depolama kapasitesine ulaşılmış ve elde edilen kompozit FDM'de sızıntı oluşmamıştır. Analiz sonuçlarına göre, üretilen CK40 kompozit FDM'nin pik erime sıcaklığı Tpik-erime= 33,47ºC, ısıl enerji depolama kapasitesi ΔHerime= 73,07 J/g olarak bulunmuştur. Sonuç olarak, kaprik asit/kaolinit (CK40) kompozit FDM'sinin elektrikli araçlarda kullanılan Lityum iyon bataryaların ısıl yönetimi için uygun bir aday olabileceği ve önemli bir performans sağlayabildiği deneysel olarak gösterilmiştir.