Kembaren, Kevin Aron (2025) Studi Pengaruh Variasi Rasio Material Filler Dan Arus Discharge Pada Phase Change Material Eutektik Terhadap Laju Pemanasan Pada Permukaan Baterai Lithium Ion 18650. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
![[thumbnail of 5007211197-Undergraduate_Thesis.pdf]](http://repository.its.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text
5007211197-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (8MB) | Request a copy |
Abstract
Penggunaan energi dengan memanfaatkan sumber daya tidak terbarukan seperti batu bara dan fosil dapat mengakibatkan penurunan kualitas hidup apabila pengolahan pasca-produksi yang kurang tepat hingga penambahan emisi gas buang kendaraan yang memperparah efek rumah kaca. Maka dari itu, kendaraan listrik diperkenalkan untuk mengurangi polusi udara saat ini. Baterai lithium ion merupakan salah satu komponen utama dalam peralatan elektronik karena memiliki keunggulan seperti masa pakai lama dan daya output yang beragam. Namun, keterbatasan pada baterai ini yaitu mudah mengalami kebocoran jika penggunaan di luar tegangan atau temperatur spesifikasi. Upaya mengatasi keterbatasan tersebut dengan menerapkan sistem manajemen baterai seperti PCM. PCM atau Phase Change Material adalah sistem pendinginan pasif yang memanfaatkan material pendingin dengan ditempelkan pada baterai yang beroperasi. PCM dapat menyerap panas berlebih yang dikeluarkan oleh baterai sehingga temperatur di permukaan baterai dapat menurun secara signifikan serta mencegah potensi kebocoran panas berlebih. Penelitian tugas akhir ini menerapkan variasi material filler yaitu grafit, glauber’s salt, erythritol sugar, dan pasir hitam dalam matriks parafin dengan ketebalan PCM 3 mm yang diberikan arus pembebanan 1C, 2C, 3C. Hasil penelitian menyimpulkan penggunaan PCM dengan material filler individu maupun campuran sebagai media pendingin sangat efektif dalam menjaga temperatur maksimal permukaan baterai. Penurunan tersebut memberikan efektivitas pada seluruh arus pembebanan terhadap temperatur konveksi alami yaitu 57.83°C sebesar 16.19% untuk parafin murni, 23.72% untuk grafit, 20.34% untuk glauber’s salt, 17.94% untuk erythritol sugar, 22.11% untuk pasir hitam, serta untuk rasio komposisi pertama, kedua, dan ketiga sebesar 21.30%, 21.66%, dan 21.48%. Salah dua sifat material yang meningkat karena penambahan variasi material filler adalah konduktivitas termal dan panas laten di mana energi panas dengan cepat dan merata didistribusikan dari baterai ke lingkungan sehingga panas tersebut tidak terlalu banyak terakumulasi. Adapun untuk mengetahui tingkat kecepatan distribusi panas adalah melalui laju temperatur pada PCM sehingga besar efektivitas material filler terhadap konveksi alami yaitu 0.02119°C/min di antaranya 38.15% untuk parafin, 57.98% untuk grafit, 42.45% untuk glauber’s salt, 48.69% untuk erythritol sugar, 54.36% untuk pasir hitam, serta variasi komposisi pertama, kedua, dan ketiga sebesar 50.99%, 52.14%, dan 53.20%. Selain itu, pencampuran seluruh material filler ke dalam satu media pendingin mampu meningkatkan karakteristik PCM di mana rasio pertama menghasilkan keseimbangan seluruh sifat termal, rasio kedua menciptakan respon cepat terhadap lonjakan temperatur, dan rasio ketiga membentuk stabilitas struktur jangka panjang.
=========================================================================================================================================
The use of energy by utilizing non-renewable resources such as coal and fossils can result in a decrease in the quality of life if the post-production processing is not appropriate to the increase in vehicle exhaust emissions that exacerbate the greenhouse effect. Therefore, electric vehicles were introduced to reduce current air pollution. Lithium ion batteries are one of the main components in electronic equipment because they have advantages such as long service life and diverse output power. However, the limitation of this battery is that it is prone to leakage if used outside the voltage or temperature specifications. Efforts to overcome these limitations by implementing a battery management system such as PCM. PCM or Phase Change Material is a passive cooling system that utilizes cooling material attached to the operating battery. PCM can absorb excess heat released by the battery so that the temperature on the battery surface can decrease significantly and prevent potential excessive heat leakage. This final project research applies a variety of filler materials, namely graphite, glauber's salt, erythritol sugar, and black sand in a paraffin matrix with a PCM thickness of 3 mm given a loading current of 1C, 2C, 3C. The results of the study concluded that the use of PCM with filler materials, both individually and mixed, as a cooling medium is very effective in maintaining the maximum temperature of the battery surface during operation. This reduction provides effectiveness in all loading currents against natural convection temperatures, namely 57.83°C by 16.19% for pure paraffin, 23.72% for graphite, 20.34% for glauber's salt, 17.94% for erythritol sugar, 22.11% for black sand, and for the first, second, and third composition ratios of 21.30%, 21.66%, and 21.48%. Two material properties that increase due to the addition of filler material variations are thermal conductivity and latent heat where heat energy is quickly and evenly distributed from the battery to the environment so that the heat does not accumulate too much. As for knowing the level of heat distribution speed is through the temperature rate in PCM so that the effectiveness of the filler material on natural convection is 0.02119°C/min including 38.15% for paraffin, 57.98% for graphite, 42.45% for glauber's salt, 48.69% for erythritol sugar, 54.36% for black sand, as well as variations in the first, second, and third compositions of 50.99%, 52.14%, and 53.20%. In addition, mixing all filler materials into one cooling medium can improve the characteristics of PCM where the first ratio produces a balance of all thermal properties, the second ratio creates a fast response to temperature spikes, and the third ratio forms long-term structural stability.
Actions (login required)
 |
View Item |