Analisa Numerik Pengaruh Sistem Pendinginan Hybrid Phase Change Material (Pcm) Dan Air Terhadap Temperatur Dan Siklus Hidup Baterai Lithium-Ion

Bagiada, I Putu Harry Arya (2024) Analisa Numerik Pengaruh Sistem Pendinginan Hybrid Phase Change Material (Pcm) Dan Air Terhadap Temperatur Dan Siklus Hidup Baterai Lithium-Ion. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007201202-Undergraduate_Thesis.pdf Download (8MB)

Abstract

Baterai merupakan sumber energi utama pada mobil listrik. Kapasitas pada baterai mobil listrik sangat terbatas. Hal tersebut diperburuk dengan adanya fenomena degradasi kapasitas. Degradasi kapasitas merupakan fenomena hilangnya kemampuan baterai untuk menyimpan energi yang akan mempengaruhi jarak tempuh mobil listrik dan jumlah siklus yang dimiliki oleh baterai. Nilai degradasi yang terjadi pada baterai dipengaruhi oleh temperatur baterai sehingga diperlukan sistem pendinginan untuk menjaga nilai degradasi yang terjadi pada baterai. Pada penelitian ini, pendinginan dengan PCM dipilih dikarenakan efektifitasnya dan dapat mendinginkan secara merata. Akan tetapi, PCM memiliki rentang operasi yang terbatas pada perubahan fasenya. Ketika PCM berubah fase secara sempurna maka PCM tidak akan dapat lagi menyerap panas dengan baik sehingga temperatur pada baterai akan meningkat secara signifikan. Namun, hal tersebut dapat diatasi dengan menggunakan metode pendinginan hybrid antara air dan PCM. Metode ini dapat menjaga PCM lebih lama di rentang operasinya sehingga dapat mendinginkan baterai lebih baik. Namun, metode tersebut masih memerlukan kajian lebih lanjut terkait dengan efektifitas pendinginannya dan pengaruhnya ke jumlah siklus hidup baterai. Variasi penelitian yang dilakukan berupa kecepatan aliran air dan luas penampang di saluran air mengalir (channel) untuk mencari desain dan operasi sistem manajemen termal yang paling optimal. Variasi luas penampang dilakukan dengan mengubah jumlah channel dengan jumlah channel pada setiap variasi, yakni desain 1 dengan 5 channel, desain 2 dengan 3 channel, dan desain 3 dengan 1 channel. Pada variasi kecepatan terdapat tiga variasi kecepatan, yakni 0,05 m/s; 0,15 m/s; dan 0,5 m/s pada setiap variasi desain. Penelitian dilakukan secara numerik dengan software Ansys Fleunt 2023 R1. Hasil penelitian menunjukan desain 1 pada kecepatan aliran 0,5 m/s memiliki sistem pendinginan terbaik dengan temperatur baterai 42,225℃ dan jumlah siklus hidup 2953 sedangkan desain 3 pada kecepatan aliran 0,5 m/s memiliki persentase penurunan temperatur baterai dan peningkatan jumlah siklus hidup terbesar, yakni 4,9% dan 15,2%. Bedasarkan penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa kecepatan aliran dan luas penampang yang semakin besar akan meningkatkan performa pendinginan pada baterai dan meningkatkan jumlah siklus hidup yang dimiliki baterai.
============================================================
The battery is the primary energy source in electric vehicles. The capacity of electric vehicle batteries is quite limited. This issue is exacerbated by the phenomenon of capacity degradation, which refers to the loss of the battery's ability to store energy. This degradation affects the driving range of electric vehicles and the battery's cycle life. The rate of degradation is influenced by the battery's temperature, necessitating a cooling system to mitigate this effect. In this study, cooling with Phase Change Material (PCM) is chosen due to its effectiveness and ability to cool evenly. However, PCM has a limited operating range during its phase change. Once the PCM has fully transitioned, it can no longer absorb heat efficiently, leading to a significant increase in battery temperature. This issue can be addressed by using a hybrid cooling method that combines water and PCM. This method can maintain the PCM within its operational range for a longer period, thereby improving battery cooling. However, further research is needed to evaluate the cooling effectiveness of this method and its impact on battery cycle life. The study varies the water flow rate and the cross-sectional area of the flow channels to determine the optimal design and operation of the thermal management system. The cross-sectional area variation involves changing the number of channels, with design 1 having 5 channels, design 2 having 3 channels, and design 3 having 1 channel. Each design variation includes three flow rates: 0.05 m/s, 0.15 m/s, and 0.5 m/s. The study is conducted numerically using Ansys Fluent 2023 R1 software. The results indicate that design 1 with a flow rate of 0.5 m/s has the best cooling performance, with a battery temperature of 42.225℃ and a cycle life of 2953 cycles. Design 3 with a flow rate of 0.5 m/s shows the largest percentage reduction in battery temperature and increase in cycle life, at 4.9% and 15.2%, respectively. Based on the study, it can be concluded that larger flow rates and cross-sectional areas improve battery cooling performance and increase battery cycle life.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Baterai, PCM, Pendinginan, Siklus Hidup, Battery, PCM, Cooling, Life Cycle.
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:	I Putu Harry Arya Bagiada
Date Deposited:	08 Aug 2024 02:44
Last Modified:	08 Aug 2024 02:44
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/113454

Actions (login required)

View Item