Pasif soğutmalı batarya modül tasarımı ve termal yönetimi

Bu tez, batarya modüllerinde ısıl yönetimi sağlamak için Faz Değişim Malzemeleri (PCM) kullanımının etkisini incelemektedir. Elektrikli araçlar ve enerji depolama sistemlerinde batarya hücrelerinin verimli çalışabilmesi için sıcaklık kontrolü çok önemlidir. Yüksek sıcaklıklar, batarya verimliliğini düşürüp ömrünü kısaltabilir. PCM malzemeleri, faz değişimi sırasında ısı depolayıp serbest bırakarak batarya hücrelerinden çıkan fazla ısıyı dengeleyebilir. Bu çalışmada, 21700 tip lityum iyon batarya hücrelerinden oluşan bir modül tasarlanmış ve PCM'lerin etkinliği simüle edilmiştir. Sonuçlar, PCM kullanımının batarya sıcaklık profilini iyileştirdiğini ve bataryaların daha verimli çalışmasını sağladığını göstermektedir. PCM'ler, sıcaklık dalgalanmalarını soğurarak ederek bataryaların stabil bir sıcaklıkta çalışmasına yardımcı olur ve bu da bataryaların ömrünü uzatır. PCM tabanlı soğutma sistemleri, batarya hücrelerini aşırı ısınmadan korur ve bataryaların daha uzun süre verimli çalışmasını sağlar. Bu sistemler, düşük maliyetli ve etkili bir çözüm sunar, ayrıca bataryaların güvenliğini artırır. Gelecekte PCM malzemelerinin daha geniş alanlarda kullanılabilmesi için malzeme bilimi ve üretim teknolojilerindeki gelişmeler önemlidir. Bu bulgular, PCM tabanlı pasif soğutma sistemlerinin enerji depolama sistemlerinde önemli bir çözüm olabileceğini ve gelecekte elektrikli araçlar ve enerji depolama ünitelerinde daha yaygın bir kullanım potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. PCM malzemelerinin daha geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılması için malzeme bilimi ve üretim teknolojilerindeki gelişmelerin önemli bir rol oynayacağı öngörülmektedir. Sonuç olarak, PCM tabanlı sistemler, batarya verimliliğini artırır, ömrünü uzatır ve güvenliği sağlar. Bu tez, PCM teknolojisinin gelecekteki batarya sistemlerinde önemli bir rol oynayabileceğini göstermektedir.

This thesis investigates the effectiveness of using Phase Change Materials (PCM) for thermal management in battery modules. Temperature control is crucial for the efficient operation of battery cells in electric vehicles (EVs) and energy storage systems (ESS). High temperatures can reduce battery efficiency and shorten their lifespan. PCM materials can balance excess heat generated by battery cells by storing and releasing heat during phase changes. In this study, a module consisting of 21700-type lithium-ion battery cells was designed, and the effectiveness of PCM was simulated. The results demonstrate that PCM usage improves the battery temperature profile and enables more efficient operation. By absorbing temperature fluctuations, PCM helps maintain a stable temperature, which in turn extends the lifespan of the batteries. PCM-based cooling systems protect battery cells from overheating and ensure that the batteries remain efficient for a longer period. These systems offer a low-cost and effective solution while also enhancing battery safety. The future potential for broader application of PCM materials depends on advancements in material science and manufacturing technologies. These findings suggest that PCM-based passive cooling systems could be an important solution for energy storage systems and have the potential for more widespread use in future electric vehicles and energy storage units. Developments in material science and production technologies are expected to play a significant role in expanding the use of PCM materials across various applications. In conclusion, PCM-based systems enhance battery efficiency, extend their lifespan, and improve safety. This thesis demonstrates that PCM technology could play a significant role in future battery systems.