Lityum iyon pillerin düşük sıcaklıklardaki ısıl davranışı ve performansı

Bu tezde bir ticari lithum iyon pillerin düşük sıcaklıklarda performansı ve ısıl davranışı deneysel olarak incelenmiştir. Özdeş piller üç farklı sıcaklık ortamında 0.5C ve 1.0C şarj ve deşarja tabii tutulmuştur. Ayrıca, düşük sıcaklık koşullarını benzetimlemek için şarj-deşarj deneylerinin yanısıra kurum içi bir 1—B elektrokimyasal-3-B termal birleşik model kullanılmıştır. Bir pil test sistemi ile yapılan deneyler, sıcaklık düştükçe lityum iyon pillerin kapasitesi düşmekte ve pilin içindeki ısı üretimi artmakta olduğunu gösterdi. Model, oda sıcaklığında batarya voltajı ve yüzey sıcaklığını tahmin edebildi. Ancak, çalışma sıcaklığı azaldıkça, model ve deney sonuçları arasındaki hata artmaya başladı. Düşük sıcaklıklarda, lityum-iyon bataryaların elektrokimyasal özellikleri önemli ölçüde değişir. Sıcaklığa bağlı parametrelerin değişimlerinin etkilerini yakalayabilmek için -20°C'deki 1C deşarj deneyi verisi ile model tahminlerini karşılaştırarak bir duyarlılık analizi yapıldı. Duyarlılık analizi, sıcaklığı azaltmanın özellikle elektrolit taşıma özellikleri üzerinde kötü bir etkiye sahip olduğunu gösterdi. Elektrolit difüzyon katsayısının, elektrolit taşıma sayısının, SEI film direncinin ve pilin özgül ısı kapasitesinin değişimi, model tarafından tahmin edilen batarya voltajı ve sıcaklığı üzerindeki en büyük etkiye sahip olduğu, ancak elektrotların difüzyon katsayısı, elektrolitin iyonik iletim katsayısı ve reaksiyon hızı katsayılarının daha az etkisinin olduğu gösterilmiştir. Sonuçlar aynı zamanda model parametrelerinin sıcaklığa bağlı olarak karakterizasyonunun daha doğru tahmin almak için kritik olduğunu göstermektedir.