Studi Numerik Paket Baterai Lithium Ion Dengan Pendinginan Natural: Variasi Arus Discharge, Ketebalan dan Koefisien Konduktivitas Battery Holder

Gamal, Arfid (2022) Studi Numerik Paket Baterai Lithium Ion Dengan Pendinginan Natural: Variasi Arus Discharge, Ketebalan dan Koefisien Konduktivitas Battery Holder. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000148-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2024. Download (7MB) | Request a copy

Abstract

Penggunaan Lithium Ion Cells di berbagai bidang teknik didasarkan oleh beberapa kelebihan yang dimilikinya dan seiring berkembangnya teknologi di bidang otomotif, Lithium ion cells dewasa ini digunakan untuk komponen paket baterai pada kendaraan listrik. Berbagai inovasi dilakukan guna mendapatkan konfigurasi baterai yang optimum terutama dalam mengatasi akumulasi panas agar mampu bekerja dengan baik.
Pada penelitian ini dilakukan simulasi guna mendapatkan distribusi temperatur dan perpindahan panas pada paket baterai lithium ion dengan menggunakan software ANSYS 19.2. Permodelan panas yang dilakukan pada sel baterai yakni berupa heat generation rate bernilai konstan sesuai dengan besar arus discharge. Variasi yang diujikan dalam simulasi penelitian ini adalah discharge rate sebesar 1C, 1.2C, dan 1.5C, nilai konduktivitas termal battery holder bernilai 0.2 W/m.K dan 2 W/m.K, dan ketebalan dari Battery holder sebesar 9mm dan 15mm.
Hasil yang diperoleh dari studi ini yaitu perbandingan temperatur sel baterai dari masing-masing besar arus discharge. Distribusi temperatur dari kedua geometri yang disimulasikan terpusat pada bagian tengah paket baterai. Temperatur maksimum yang dihasilkan oleh paket baterai saat digunakan dengan arus discharge 1.5C dan 1.2C melewati batas temperatur operasi yang diperbolehkan untuk baterai lithium Ion yakni 333K atau 60oC. Sedangkan untuk arus discharge 1C aman digunakan untuk seluruh konfigurasi paket baterai yang diujikan karena temperatur yang dihasilkan berada dibawah batas maksimal temperatur optimal operasi. Kecepatan udara maksimal terjadi saat menggunakan arus discharge 1.5C, battery holder yang lebih tebal dan konduktivitas lebih kecil. Kecepatan udara yang dihasilkan mencapai 0.146 m/s. Hal ini dikarenakan dengan penggunaan arus discharge 1.5C menghasilkan panas yang lebih tinggi dan nilai konduktivitas holder yang lebih kecil membuat proses perpindahan panas secara konveksi dari sel baterai menuju udara lebih tinggi. Dengan demikian udara akan lebih dipaksa untuk bergerak lebih cepat. Temperatur casing lebih tinggi dihasilkan oleh paket baterai dengan Battery holder yang memiliki ketebalan 15mm. Mempertebal dan meningkatkan konduktivitas battery holder terbukti dapat menurunkan temperatur sel baterai tetapi kerugian yang didapatkan adalah meningkatnya temperatur casing.
================================================================================================
The use of Lithium Ion Cells in various engineering fields is based on several advantages it has and along with the development of technology in the automotive sector, Lithium ion cells are currently used as components of battery packs in electric vehicles. Various innovations were made in order to get the optimum battery configuration, especially in overcoming heat accumulation so that it can work properly.
In this study, simulations were carried out to obtain temperature distribution and heat transfer in lithium ion battery packs using ANSYS 19.2 software. The heat modeling carried out on the battery cell is in the form of a constant heat generation rate according to the discharge current rate. The variations tested in this research simulation are discharge rates of 1C, 1.2C, and 1.5C, the value of the thermal conductivity of the battery holder is 0.2 W/m.K and 2 W/m.K, and the thickness of the battery holder is 9mm and 15mm.
The results obtained from this study are the comparison of the temperature of the battery cells for each discharge current. The temperature distribution of the two simulated geometries is centered on the center of the battery pack. The maximum temperature generated by the battery pack when used with a discharge current of 1.5C and 1.2C exceeds the allowable operating temperature limits for lithium Ion batteries of 333K or 60oC. As for the discharge current rate of 1C, it is safe to use for all tested battery pack configurations because the resulting temperature is below the maximum maximum operating temperature. Maximum air velocity occurs when using 1.5C discharge current, thicker battery holder and lower conductivity. The resulting air speed reaches 0.146 m/s. This is because the use of a 1.5C discharge current produces higher heat and a smaller holder conductivity value makes the heat transfer process by convection from the battery cell to the air higher. Thus the air will be forced to move faster. The higher case temperature is generated by the battery pack with the Battery holder which is 15mm thick. Thickening and increasing the conductivity of the battery holder is proven to reduce the temperature of the battery cells, but the disadvantage is the increase in the temperature of the casing.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Lithium ion cells battery, discharge rate, battery holder, Lithium ion cells battery
Subjects:	T Technology > T Technology (General) > T57.62 Simulation T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ165 Energy storage. T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK2921 Lithium cells.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Arfid Gamal
Date Deposited:	09 Feb 2022 03:16
Last Modified:	31 Oct 2022 03:12
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/93264

Actions (login required)

View Item