Studi Numerik Pengaruh Penggunaan Isolator Dengan Silicone Rubber Dan Pendinginan Cairan Pada Lhitium-ion Battery Module

Husein, Ekik Adriatna (2023) Studi Numerik Pengaruh Penggunaan Isolator Dengan Silicone Rubber Dan Pendinginan Cairan Pada Lhitium-ion Battery Module. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111940000059-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2025. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Sel Li-ion telah menjadi pilihan utama sebagai sumber daya penyimpanan energi di berbagai sektor teknologi karena berbagai keunggulannya. Selain memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi dan kepadatan daya yang lebih besar dibandingkan dengan jenis baterai lainnya, sel Li-ion juga mampu digunakan secara terus menerus. Oleh karena itu, penggunaannya telah banyak diterapkan di berbagai sektor, termasuk otomotif, pembangkit listrik, dan industri. Namun sel Li-ion rentan terhadap panas, dimana temperatur maksimum operasionalnya hanya sampai 55℃ dan apabila melewati batas maksimum baterai akan mengalami thermal runaway dan panas yang ditimbulkan dari sel yang mengalami thermal runaway akan menyebar ke baterai yang lain. Oleh karena itu, sistem pendinginan diperlukan untuk membuang panas yang dihasilkan dan diperlukan juga thermal runaway protection untuk menghambat penyebaran panas yang terjadi. Pada penelitian ini dilakukan simulasi mengenai distribusi temperatur dan perpindahan panas pada lithium-ion battery module (LiFePO4) dengan menggunakan software ANSYS 19.2. Permodelan panas pada battery cell dilakukan dengan memberikan input heat generation rate sesuai dengan panas yang terjadi akibat proses discharge. Variasi simulasi yang digunakan pada penelitian ini adalah discharge rate dan konfigurasi susunan battery. Discharge rate yang digunakan adalah 3C dan 0,5C. Konfigurasi susunan battery yang digunakan adalah susunan model 1 4x4 dan model 2 2x8. Hasil yang akan dicapai dari penelitian ini adalah sebuah inovasi baru untuk sistem manajemen termal. Pada penelitian ini juga mempelajari pengaruh penambahan isolator sebagai pemisah antar sel yang bertujuan untuk menahan penyebaran panas antar battery apabila terjadi thermal runaway. Output dari penelitian ini adalah untuk menentukan desain battery module yang terbaik dan mengetahui pengaruh dari penambahan isolator. Hasil menunjukkan model yang paling optimal adalah model 1 yaitu battery module 4x4 dengan penambahan isolator dimana pada model ini temperatur maksimum yang dicapai baterai dengan discharge rate (3C, 0.5C) adalah 315,04 K dengan efektivitas cooling 69,38% dan standar deviasi 2,32. serta penambahan isolator dapat menahan penyebaran panas antar baterai dimana dari hasil pengambilan data pada titik hitam dan titik merah pada desain modul yang menggunakan isolator memiliki perbedaan temperature delapan kali lebih besar dibandingkan dengan battery module tanpa isolator.
===============================================================================================================================
Li-ion cells have become the first choice as an energy storage power source in various technology sectors due to their various advantages. In addition to having higher energy density and greater power density compared to other types of batteries, Li-ion cells are also capable of continuous use. Therefore, their use has been widely applied in various sectors, including automotive, power generation, and industry. However, Li-ion cells are vulnerable to heat, where the maximum operational temperature is only up to 55℃ and if it exceeds the maximum limit the battery will experience thermal runaway and the heat generated from cells experiencing thermal runaway will spread to other batteries. Therefore, a cooling system is needed to dissipate the heat generated and thermal runaway protection is also needed to inhibit the spread of heat that occurs. In this study, a simulation of temperature distribution and heat transfer in a lithium-ion battery module (LiFePO4) was carried out using ANSYS 19.2 software. Modeling of heat in the battery cell is done by providing heat generation rate input in accordance with the heat that occurs due to the discharge process. The simulation variations used in this study are discharge rate and battery arrangement configuration. The discharge rates used are 3C and 0.5C. The battery array configuration used is model 1 4x4 and model 2 2x8. The results to be achieved from this research are a new innovation for thermal management systems. This research also studies the effect of adding an insulator as a separator between cells which aims to resist the spread of heat between batteries in the event of a thermal runaway. The output of this research is to determine the best battery module design and determine the effect of adding insulators. The results show that the most optimal model is model 1, namely the 4x4 battery module with the addition of insulators where in this model the maximum temperature reached by the battery with a discharge rate (3C, 0.5C) is 315.04 K with a cooling effectiveness of 69.38% and a standard deviation of 2.32. and the addition of insulators can withstand the spread of heat between batteries where from the results of data collection at the black point and red point on the module design using insulators has a temperature difference eight times greater than the battery module without insulators.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Li-ion Battery, Liquid Cooling, Isolator, Discharge rate, Konfigurasi battery module, Insulator, battery module configuration
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ165 Energy storage.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Ekik Adriatna Husein
Date Deposited:	28 Aug 2023 06:56
Last Modified:	28 Aug 2023 06:56
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/102232

Actions (login required)

View Item