Thermal Investigation of Pouch Battery Cell with Different Discharge Rates

Abstract

Heat generation inside of the battery cell is one of the most important factors affecting the life time of batteries. Due to increasing of daily use of batteries, the thermal analysis methods of the batteries get importance by the researchers. In this study, the heat generation inside of the pouch battery cell is investigated. In order to validate the numerical results, the experiments are performed for 1C and 2.5C discharge rates of 3.7V, 2.1Ah battery cell. The electrical equivalent circuit thermal model is taken into account in order to simulate the heat generation inside of the battery cell. The comparison of the numerical results with the experimental data showed that there is a good consistency with numerical and experimental results. Validation of the model with the experimental data is in the 4% error band. The model can be used for other discharge rates

Keywords

• Battery Modelling, Pouch Battery Cell, Heat Generation, Experimental Study, Numerical Analysis

Değişik Deşarj Oranlarında Zarf Batarya Hücresinin Isıl İncelemesi

Abstract

Batarya hücresi içerisindeki ısı üretimi bataryaların ömürlerini açısından en önemli faktörlerden biri olmaktadır.Bataryaların günlük hayatta kullanımının artması nedeni ile, bataryaların ısıl analiz metotları araştırmacılar tarafından önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, zarf tipi batarya hücresi içerisindeki ısı üretimi incelenmiştir. Sayısal sonuçları doğrulamak için 3.7 V, 2.1Ah batarya hücresine 1C ve 2.5C deşarj oranlarında deney yapılmıştır. Elektriksel eşit devre ısıl modeli batarya hücresindeki ısı üretimini modellemek için ele alınmıştır. Sayısal sonuçların deneysel veriler ile karşılaştırılması sayısal ve deneysel sonuçlarda iyi bir uyum olduğunu göstermiştir. Model ile deneysel sonuçlar %4 hata payı içerisinde doğrulanmıştır. Buna göre hazırlanan model diğer deşarj oranlarında da kullanılabilecektir.

Keywords

• Batarya Modelleme, Zarf Batarya Hücresi, Isı Üretimi, Deneysel Çalışma, Sayısal Analiz

References

1. Chiu, K.C., Lin, C.H., Yeh, S.F., Lin, Y.H., Huang, C.S., Chen, K.C. 2014.
2. Cycle life analysis of series connected lithium-ion batteries with Journal of Power Sources, vol. 263, pp. 75-84. difference, Hallaj, S.A., Maleki, H., Hong, J.S., Selman, modeling considerationsof batteries, J. Power Sources, vol. 83, pp. 1–8. Thermal design lithium-ion Karimi, G., Li, X. 2013. Thermal management batteries for electric vehicles, Int. J. Energy Res., vol. 37, pp. 12–24.
3. Inui, Y., Kobayashi, Y., Watanabe, Y., Watase, Y., Kitamura, Y. 2007. Simulation distribution in cylindrical and prismatic lithium ion secondary batteries, Management, vol. 48, pp. 2103– Convers. lithium ion battery
4. Ling, Z., Chen, J., Fang, X., Zhang, Z.X., Taon, X., Gao, X., Wang, S. Experimental andnumerical investigation of the application of phase change materials in a simulative powerbatteries thermal management system, Appl. Energy, vol. 121, pp. 104–113. Huria, T., Massimo, C., Jackey, R., Gazzarri, J. 2012. High fidelity electrical thermaldependence characterization and simulation of high power lithium battery cells, In
5. Proceedingsof the 2012 IEEE International
6. Conference (IEVC), Greenville, SC, USA, 1–8. with for Electric Vehicle Damay, N., Forgez, C., Bichat, M.P., Friedric,h G. 2015. Thermal modeling prismaticLiFePO4/graphite battery. Coupled thermal and heat generation characterization and simulation, J.
7. Power Sources, vol. 283, pp. 37– large models for Saw, L.H., Ye, Y., Tay, A.A.O. 2013.
8. Electrochemical-thermal analysis of 18650 lithium ironphosphate cell, Energy Convers. Management, vol. 75, pp. 162–167.

9. Du, S., Jia, M., Cheng, Y., Tang, Y., Zhang, H., Ai, L., Zhang, K., Lai, Y. Study on the thermal behaviors of power lithium iron phosphate laminated battery with different tab configurations, International Journal of Thermal Sciences, vol. 89 pp. 327-336. aluminum- Chen, S.C., Wan, C.C., Wang, Y.Y. Thermal analysis of lithium- ion batteries, J. Power Sources, vol. (1), pp. 111-124.