การศึกษาผลกระทบของการระบายความร้อนที่ขั้วเซลล์แบตเตอรี่ลิเทียม

Effect of tab cooling on Lithium-Ion cells

Name: กรรชัย เที่ยงลิ้ม

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ -- วิทยานิพนธ์. วศ.ม. (วิศวกรรมเครื่องกล) 2562

Classification :.LCCS: TK2945.L58

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. สาขาวิศวกรรมเครื่องกล -- วิทยานิพนธ์

ThaSH: แบตเตอรี่ลิเทียมไอออน

ThaSH: แบตเตอรี่

ThaSH: ความร้อน -- การถ่ายเท

Abstract: วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ได้จำลองการทำงานของแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนโดยใช้แบบจำลองวงจรสมมูลไฟฟ้าอันดับที่สองร่วมกับแบบจำลองความร้อน 3 มิติ ด้วยโปรแกรม ANSYS Fluent และตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองกับผลการทดสอบจริงของแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนชนิดนิกเกิล-แมงกานีส-โคบอลต์ ขนาด 25 แอมแปร์ชั่วโมง จากนั้นจึงนำแบบจำลองมาทำการศึกษาการระบายความร้อนที่ขั้วเซลล์แบตเตอรี่เพื่อตรวจสอบผลกระทบที่เกิดขึ้นจากการเพิ่มอัตราการปล่อยประจุ การลดอุณหภูมิของอุปกรณ์ระบายความร้อนที่ขั้วเซลล์แบตเตอรี่ การลดความสูงและความหนาของเซลล์แบตเตอรี่จากการตรวจสอบความถูกต้องแบบจำลองพบว่า ผลลัพธ์ที่ได้จากการจำลองมีความแม่นยำและสามารถจำลองได้ใกล้เคียงกับผลการทดสอบจริง โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดร้อยละ 2.19 และร้อยละ 3.22 สำหรับแรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิผิวบริเวณกึ่งกลางเซลล์แบตเตอรี่ที่อัตราการปล่อยประจุ 2C การศึกษาการเพิ่มอัตราการปล่อยประจุพบว่า การระบายความร้อนที่ขั้วสามารถลดอุณหภูมิผิวของแบตเตอรี่ลงได้มากถึงร้อยละ 20.68 เมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์แบตเตอรี่ที่ไม่มีการระบายความร้อน การลดอุณหภูมิของอุปกรณ์ระบายความร้อนที่ขั้วเซลล์แบตเตอรี่พบว่า สามารถเพิ่มอัตราการระบายความร้อนได้มากขึ้นทำให้อุณหภูมิผิวของเซลล์แบตเตอรี่ลดลงทุก ๆ อัตราการปล่อยประจุซึ่งการลดลงของอุณหภูมิผิวแบตเตอรี่มีลักษณะความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเส้นตรงกับการลดอุณหภูมิของอุปกรณ์ระบายความร้อน การลดความสูงของเซลล์แบตเตอรี่ลงจากเดิม 25% และ 50% พบว่า สามารถช่วยลดอุณหภูมิผิวของเซลล์แบตเตอรี่ลงได้ร้อยละ 3.76 และร้อยละ 11.2 และช่วยเพิ่มการกระจายตัวของอุณหภูมิผิวเซลล์แบตเตอรี่ได้ร้อยละ 7.0 และร้อยละ 6.2 ตามลำดับและการลดความหนาของเซลล์แบตเตอรี่ไม่ส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิผิวของเซลล์แบตเตอรี่ This thesis presents a Lithium-ion battery cell model based on the Equivalent Circuit Model (ECM) coupled with the 3D thermal model using the ANSYS Fluent software. The model is validated with the experimental data of 25 Ah consists of Nickel-Manganese-Cobalt cathode and graphite anode. To study effects of the tab cooling, the validated model is used to investigate the effect of discharge rates, the effect of the tab cooling temperatures, the effect of the cell height and the cell thickness reduction. For the model validation, the simulation results show good agreement with the experimental data. The maximum errors are 2.19% for the voltage and 3.22% for the cell surface temperatures at the cell center of 2C discharge rate. For the effect of discharge rates, the simulation results show that the tab cooling can decrease the cell surface temperature approximately 20.68% compared with the cell without the tab cooling. Additionally, reducing the tab cooling temperatures can increase the heat rejection; therefore, the cell surface temperature is reduced for all discharge rates. However, the heat rejection is a non-linear relation with the reducing of the tab cooling temperature. The cell height is reduced from the validated model by 25% and 50%. The results show that the cell height reduction can reduce the cell surface temperature by 3.76% and 11.2% while the temperature distribution is improved by 7% and 6.2% respectively. In addition, reducing the cell thickness does not affect to the cell surface temperature.

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. สำนักหอสมุด

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: tdckulib@ku.ac.th

Name: ภูวนาถ ปรมาพจน์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์หลัก

Created: 2562

Modified: 2568-06-30

Issued: 2568-06-30

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: https://www.lib.ku.ac.th/KUthesis/2562/kanchai-the-all.pdf

CallNumber: TK2945.L58 .ก17

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

©copyrights มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	kanchai-the-all.pdf	4.51 MB

ใช้เวลา

0.032366 วินาที