高速充電リチウムイオン電池のための液体冷却対ハイブリッド冷却:比較数値研究【JST・京大機械翻訳】

Amalesh T.; Lakshmi Narasimhan N.

文献

J-GLOBAL ID：202202285547264625 整理番号：22A1094545

高速充電リチウムイオン電池のための液体冷却対ハイブリッド冷却:比較数値研究【JST・京大機械翻訳】

Liquid cooling vs hybrid cooling for fast charging lithium-ion batteries: A comparative numerical study

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資料名：
巻： 208 ページ： Null 発行年： 2022年
JST資料番号： E0667B ISSN： 1359-4311 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：オランダ (NLD) 言語：英語 (EN)

リチウムイオン電池(LIB)は,安全で信頼性のある運転のための効率的な熱管理システムに依存している。過剰な熱発生,熱暴走と熱伝播によるLIBの過熱のような問題は,技術者にとってまだ課題である。課題に取り組むために,多くの冷却方法,すなわち,液体冷却,空気冷却,相変化材料(PCMs)を用いた冷却,ハイブリッド冷却(即ち,液体とPCM冷却の組み合わせ)などを,過去に異なる著者によって提案した。すべての上記の方法は,通常の充電/放電操作の下でLIBに最も適しているが,高速充電LIBの冷却へのそれらの適合性は未調査のままである。一般に,LIBにおける熱暴走による熱発生とリスクは,通常の充電よりも高速充電時に比較的多い。PCMsを用いたハイブリッド冷却に関しては,PCM自体が,それらの全体的熱性能に影響する可能性がある低い熱伝導率問題を受けるので,この方法はベンチマークされていない。本研究は,上記の状況に対処する試みである。8Cレートで高速に荷電した4つの10Ah電池からなるプリズムLIBモジュールの3つの異なる設計構成(D1-D3)に関する詳細な3D数値シミュレーションを報告した。2つの異なる冷却方法;(i)誘電体液体冷却剤(STO-50)を用いた液体冷却と(ii)液体誘電体とPCM(RT35)を組み合わせたハイブリッド冷却を調べ,その性能を比較した。結果は,高速充電LIBのためのハイブリッド冷却(D3)に対する液体冷却(D2)の能力に関する興味深い事実を明らかにした。パラメトリック研究は,PCMの冷却流方向(水平/垂直)および熱伝導率(k_pcm)が,PCMの融解温度(T_m)および潜熱(λ)と比較して得られた冷却に大きな影響を有することを示した。PCMベースのハイブリッド冷却は,k_pcmが1W/mK以上まで増強されない限り,高速充電の下でLIBを冷却するのに適していないと結論した。2lpmの最小冷却材流量は,高速充電条件下のモジュールに対して,電池温度を40°Cまたはそれ以下に制限するために必要であった。160から200kJ/kgへのPCM潜熱の増加は,達成された冷却に顕著な影響を持たなかった。Copyright 2022 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

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熱交換器,冷却器 , 冷凍装置 , ガスタービン , 噴流 , 固体デバイス一般

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