Farklı geometri ve farklı dizilişlere sahip lityum iyon pillerden oluşan batarya sistemlerinde ısıl analiz
Thermal analysis of battery systems consisting of lithium ion batteries with different geometry and different arrangements
Yazar: BÜŞRA NAMALDI KÖMÜRCÜ
Danışman: DOÇ. DR. GÜLŞAH ELDEN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMET ÇELİK
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Günümüzde yenilenebilir enerji teknolojileri hızla gelişmekte ve yaygınlaşmakta olsa da dünyada enerji üretiminin yaklaşık %60'ı fosil kaynaklıdır. Ülkelerin fosil yakıt kaynaklı enerji üretiminden vazgeçememesinin sebeplerinden biri de yenilenebilir enerji kaynaklarının kesintisiz güç sağlayamamasıdır. Bu durumun önüne geçmek için enerji depolama teknolojileri kullanılmaktadır. Son zamanlarda ki en popüler enerji depolama teknolojilerinden biri de lityum iyon pillerdir.
Bu tez çalışmasında farklı geometri ve farklı dizilişlere sahip lityum iyon pillerden oluşan batarya paketleri ortam havasına maruz bırakılarak ayrı ayrı sayısal olarak 3 boyutlu olarak modellenmiştir. Sayısal modellemelerde hem termal analiz hem de elektrokimyasal analizler gerçekleştirilmiştir. Bu analizler farklı deşarj hızları için (0.5 C, 1 C, 1.5 C ve 2 C) ayrı ayrı yapılmıştır. Bu sayısal analiz sonuçları gösterdi ki deşarj hızının artışı reaksiyon hızını artıran bir etki olduğundan sıcaklık, ısı üretimi ve voltaj kayıplarını doğrudan etkilemektedir. Deşarj hızı artırıldığında deşarj süresi kısalmakta ve reaksiyon daha hızlı gerçekleşmektedir. Buna bağlı olarak sıcaklık ve ısı üretimi değerleri artmakta ve voltaj kayıpları düşme eğilimi göstermektedir.
Anahtar Kelimeler: Lityum iyon pil, Batarya paketi konfigürasyonu, Termal analiz, Deşarj hızı.

Abstract:
Today, although renewable energy technologies are developing and becoming widespread, approximately 60% of the energy production in the world originates from fossil fuels based. One of the reasons why countries cannot give up fossil fuel-based energy production is that renewable energy sources cannot provide uninterrupted power. To prevent this situation, energy storage technologies are used. One of the most popular energy storage technologies recently is lithium-ion batteries.
In this thesis study, battery packs consisting of lithium ion batteries with different geometries and different arrangements were numerically modeled separately in 3D by exposing them to the ambient air. Both thermal analysis and electrochemical analyzes were carried out in numerical modeling. These analyzes were carried out separately for different discharge rates (0.5 C, 1 C, 1.5 C and 2 C). These numerical analysis results showed that the increase in discharge rate directly affects temperature, heat production and voltage losses, as it increases the reaction rate. When the discharge rate is increased, the discharge time becomes shorter and the reaction occurs faster. Accordingly, temperature and heat production values increase and voltage losses tend to decrease.
Keywords: Lithium-ion battery, Battery pack configuration, Thermal Analysis, Discharge rate.