Nano katkılı parafin bazlı faz değiştiren malzeme ile li-iyon bataryalarda termal yönetimin deneysel analizi
Experimental analysis of thermal management in li-ion batteries with nano-reinforced paraffin-based phase change material
- Tez No: 986355
- Danışmanlar: PROF. DR. KADİR AYDIN, DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDİ TOSUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Otomotiv Mühendisliği, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Elektrikli araçlarda (EV) kullanılan lityum-iyon (Li-iyon) bataryaların güvenli, verimli ve uzun ömürlü şekilde çalışabilmesi, batarya sıcaklığının uygun sınırlar içerisinde tutulmasına bağlıdır. Bu kapsamda, batarya termal yönetimi elektrikli araç teknolojilerinin kritik bileşenlerinden biri hâline gelmiştir. Bu tez çalışmasında, Li-iyon bataryaların pasif soğutma performansını artırmak amacıyla parafin esaslı faz değiştiren malzemeler (FDM) geliştirilmiş ve deneysel olarak incelenmiştir. Çalışma kapsamında, parafin matrisi içerisine farklı türlerde (alüminyum nitrür (AlN), magnezyum oksit (MgO) ve bor nitrür(BN)) ve farklı oranlarda (%2, %5 ve %7) nano katkılar ilave edilerek kompozit FDM yapıları hazırlanmıştır. Geliştirilen FDM'ler, 18650 tip Li-iyon hücrelerden oluşan, 2 seri 2 paralel (2S2P) bağlantıya sahip iki farklı batarya paketi geometrisi (düz ve kare) üzerinde test edilmiştir. Deneyler, 20 °C ve 40 °C ortam sıcaklıklarında gerçekleştirilmiştir. Deneysel analizlerde batarya hücrelerinin sıcaklık değişimleri izlenmiş; termal performans değerlendirmeleri hücreler arası sıcaklık farkı (ΔT), maksimum sıcaklık (Tmax), sıcaklık artış miktarı ve sıcaklık artış hızı (SAH) gibi temel termal göstergeler üzerinden yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, nano katkı içeren kompozit FDM'lerin katkısız parafin yapıya kıyasla batarya sıcaklık artışını ve sıcaklık artış hızını anlamlı ölçüde azalttığını göstermiştir. Özellikle yüksek katkı oranlarına sahip AlN ve MgO katkılı kompozitlerin farklı test koşullarında daha iyi termal performans sergilediği belirlenmiştir. Bu tez kapsamında elde edilen bulgular, nano katkılarla güçlendirilmiş parafin esaslı FDM'lerin Li-iyon batarya sistemleri için etkili, uygulanabilir ve düşük maliyetli bir pasif batarya termal yönetim çözümü sunduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
The safe, efficient, and long-term operation of lithium-ion (Li-iyon) batteries used in electric vehicles (EV) depends on maintaining the battery temperature within appropriate limits. In this context, battery thermal management has become one of the critical components of electric vehicle technologies. In this thesis, paraffin-based phase change materials (FDM) were developed and experimentally investigated in order to enhance the passive cooling performance of Li-iyon batteries. Within the scope of the study, composite PCMs were prepared by incorporating different types of nano-additives, namely aluminum nitride (AlN), magnesium oxide (MgO), and boron nitride (BN), into the paraffin matrix at various weight ratios (2%, 5%, and 7%). The developed FDMs were tested on two different battery pack geometries (flat and square) consisting of 18650-type Li-iyon cells connected in a 2-series 2-parallel (2S2P) configuration. The experiments were conducted at ambient temperatures of 20 °C and 40 °C. During the experimental analyses, the temperature variations of the battery cells were monitored, and the thermal performance was evaluated based on key thermal indicators such as the inter-cell temperature difference (ΔT), maximum temperature (Tmax), temperature rise magnitude, and temperature rise rate (SAH). The results demonstrated that composite PCMs containing nano-additives significantly reduced both the battery temperature rise and the temperature rise rate compared to the additive-free paraffin structure. In particular, composite PCMs with higher loadings of AlN and MgO exhibited better thermal performance under different test conditions. The findings obtained in this thesis indicate that paraffin-based PCMs reinforced with nano-additives provide an effective, practical, and low-cost passive battery thermal management solution for Li-iyon battery systems.
Benzer Tezler
- Thermal energy storage with nanoparticle embedded phase change materials
Nanoparçacık gömülü faz değişim malzemesi ile termal enerji depolama
RAMAZAN AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANİFE TUBA OKUTUCU ÖZYURT
- Egzoz atık ısı geri kazanımı için tasarlanmış üç katmanlı bir termoelektrik jeneratörün çıkış parametrelerine soğuk taraf eşanjöründe faz değişim malzemesi kullanımının etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of using phase change material in cold side heat exchanger on output parameters of a three-layer thermoelectric generator designed for exhaust waste heat recovery
RECEP BURAK TURAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Otomotiv MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiTaşıt Teknolojileri Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. HABİB GÜRBÜZ
- Farklı tip ve oranda kullanılan liflerin betonda rötreye etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of different fibre types on the shrinkage of concrete
KORAY MEHMET ARSLAN
Doktora
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER
- Effect of particle packing on properties of heavyweight and sef-compacting concrete mortar
Doldurma yoğunluğunun kendiliğinden yerleşen ağır beton harcı üzerine etkileri
ALPER ORHUN ERÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA HULUSİ ÖZKUL
- Çeşitli nano malzeme ile güçlendirilmiş odun esaslı levhaların karakteristik özelliklerinin belirlenmesi
Determination of characteristic properties of wood- based boards reinforced with various nano material
KADİR DOĞAN
Doktora
Türkçe
2024
Ağaç İşleriKastamonu ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPEREN KAYMAKCI