تحلیل عددی مدیریت حرارتی باتری‌های لیتیوم- یون برای ‏کاربردهای فضایی با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده و ‏نانوذرات

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قم، قم، ایران

doi
چکیده

‏این پژوهش به بررسی مدیریت حرارتی پک‌های باتری لیتیوم-یون (متشکل از سه سلول) در شرایط فضایی، که انتقال حرارت صرفاً از طریق تشعشع صورت می‌گیرد، می‌پردازد. چهار ماده تغییر فاز دهنده شامل اِن-ایکوزان، آرتی-35 سی، آرتی 44 سی و تترادکانول در نرخ تخلیه 5-سی مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد آرتی-35 با توجه به نقطه ذوب پایین‌تر در ابتدای فرآیند (تقریبا 300 ثانیه) عملکرد بهتری دارد، اما در ادامه کارایی آن کاهش می‌یابد. سایر مواد تغییر فاز در پایان فرآیند تخلیه، دمای باتری را حدود 10 کلوین کاهش دادند. برای بهبود هدایت حرارتی، نانوذرات اکسید برلیوم، اکسید زیرکونیوم، اکسید سیلیسیم و اکسید تیتانیوم به تترادکانول اضافه شدند. در این میان، نانوذرات اکسید برلیوم مؤثرترین عملکرد را داشتند و دمای حداکثر را 1٫2 کلوین کاهش دادند. همچنین، مشخص شد که هر 1% افزایش در کسر حجمی اکسید برلیوم منجر به کاهش حدوداً یک کلوینی دمای باتری می‌شود. این یافته‌ها پتانسیل بالای ترکیبات مواد تغییر فازدهنده-نانوذرات را در خنک‌کاری باتری‌های فضایی نشان می­دهد.