بررسي خنك‌ كاري انباره‌‌هاي ليتيوم - يون با نانو سيال‌هاي گوناگون

Studying lithium-ion battery packs cooling system using water-nanofluids composition

در اين مقاله، داغ شدن انباره‌هاي ليتيوم - يون در هنگام تخليه به صورت تجربي و با شبيه‌سازي عددي بررسي شد و نحوه خنك‌كاري آنها با استفاده از نانو سيال هاي آب-آلومينا، آب-اكسيد مس و آب – طلا با كمك شبيه‌سازي عددي مطالعه گرديد. انباره مورد نظر با روش CFD شبيه‌سازي و خنك‌كاري آن با نانو سيالات در مقايسه با سيال آب و هوا انجام شد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه استفاده از نانوسيال‌ها تأثير بسيار زيادي در خنك‌كاري انباره‌ها دارد، به نحوي كه در شرايط يكسان دماي مجموعه انباره‌ها با نرخ تخليه c5 و با استفاده از نانو سيال آب-آلومينا پس از 300 ثانيه تخليه به 305.31 كلوين رسيد. همچنين دماي متوسط انباره‌ها در خنك‌كاري با نانوسيال آب-اكسيد مس به 307.9 كلوين و نانو سيال آب-طلا به 301.14 كلوين رسيد. درحالي كه با استفاده از سيال هوا براي خنك‌كاري، دماي مجموعه حدود 360 كلوين و با استفاده از سيال آب براي خنك‌كاري دماي متوسط انباره‌ها حدود 313 كلوين محاسبه شد. نتايج اين مقاله تأييد مي‌كند كه انباره‌هاي ليتيوم-يوني در دماي گرمتر از 60 درجه سلسيوس خود به خود تخليه مي‌شوند. نتايج نشان داد كه در روش خنك‌كاري با هوا ، مقدار تخليه انباره‌ها به %61.5 رسيد و اين در حالي است كه با استفاده از ساير خنك‌كننده‌ها (آب، آب - اكسيد مس و آب - آلومينا) اين مقدار به %57 و تحت خنك‌كاري با نوسيال آب-طلا به % 53 رسيد.

In this study, the Li-ion batteries temperature increase during the discharge process was measured empirically and evaluated using numerical simulation. Moreover, the battery packs cooling using the water, air and water-nano composition fluids such as water-alumina, water-copper oxide, and water-gold was studied through numerical simulation. Accordingly, the battery cooling was simulated by CFD method and the results were compared with water and air coolants. The results indicated the significant effect of nanofluid on the battery packs cooling under the same conditions. The batteries mean temperature with 5C discharge rate with the cooling process with water-alumina was decreased to 305.31 K after 300-sec discharge (Initial temperature: 300 K). The mean temperature of batteries under the cooling process with water-copper oxide and water-gold nanofluid was decreased to 307.09 and 301.14 K, respectively. However, the temperature of the battery packs was respectively decreased to 362 and 313 K using air and water-fluid cooling. Another important point is that lithium-ion batteries are subject to spontaneous discharge at 60%, which confirms the results of the present research. In air cooling method, the discharge rate of batteries reached 61.5%, while other nanofluids (water, water-copper oxide, and water-alumina) decreased the discharge rate by 57% and water-gold nanofluid dropped the discharge rate to 53%.