Research Article

Elektrikli Araçlarda Batarya Kutusu İmali İçin Termal Özellikleri İyileştirilmiş Hibrit Polimer Kompozitlerin Geliştirilmesi ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Volume: 36 Number: 3 September 26, 2024
EN TR

Elektrikli Araçlarda Batarya Kutusu İmali İçin Termal Özellikleri İyileştirilmiş Hibrit Polimer Kompozitlerin Geliştirilmesi ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

Elektrikli araçlar, ulaşımın sürdürülebilirliği için oldukça önemlidir ve içten yanmalı motorlu araçlar gibi fosil yakıtlar kullanmadıklarından çevreye zararlı gaz salınımında bulunmamaktadırlar. Elektrikli araçların bu özelliğinden faydalanmak için kullanımlarını teşvik etmek amacıyla çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada, elektrikli araçlardaki batarya kutusu üretimi için termal iletkenliği ve darbe direnci iyileştirilmiş polimer esaslı hibrit kompozit bir malzeme geliştirilmesi amaçlanmıştır. Yaygın kullanımı ve üretim kolaylığı nedeniyle matris olarak Poliamid 6 (PA6) kullanılmış, termal iletkenliğini artırmak için ise hegzagonal bor nitrür (hBN) ve grafen nanopulcuk (GnP) kullanılmıştır. Bu malzemelere ek olarak, zeminden kaynaklanabilecek potansiyel darbe hasarı durumunda dayanıklılığı artırmak için bir stiren-etilen-bütadien-stiren (SEBS) elastomer takviyesi eklenmiştir. Kompozitler ekstrüzyon ve enjeksiyon kalıplama ile üretildikten sonra, numunelerin mekanik testleri; üç nokta eğme ve Izod darbe dayanımı testleriyle yapılmıştır. Kütlece %30 hBN kullanılması durumunda eğilme dayanımı ve modülünde sırasıyla %22 ve %101.1’lik bir iyileşme sağlanmıştır. Kütlece %2.5 GnP kullanılması durumunda eğilme dayanımı ve modülü değerlerinde sırasıyla %14.1 ve %55.6’lık bir iyileşme sağlanmıştır. Kütlece %5 SEBS kullanıldığında darbe dayanımını değerinin %58.5 arttığı tespit edilmiştir. Ayrıca termal karakterizasyon için diferansiyel taramalı kalorimetre analizleri ve termal iletkenlik ölçümleri yapılmıştır. Kütlece %30 hBN eklendiğinde termal iletkenliğin %194.3 arttığını görülmüştür. Daha sonra, malzemelerde hasar mekanizmalarını incelemek için kırılma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobuyla (SEM) incelenmiştir. Son olarak, Halpin Tsai (HT) yaklaşımı kullanılarak kompozitlerin mikromekanik modelleri kurulmuştur. Bu modellerin doğruluğunu tespit etmek için ise deneysel verilerle karşılaştırma yapılmıştır.

Keywords

Supporting Institution

İTÜ Bilimsel Projeler Birimi

Project Number

MYL-2022-44226

Thanks

Bu akademik çalışma İTÜ Bilimsel Projeler Birimi MYL-2022-44226 kodlu proje kapsamında desteklenmiştir. İmalat esnasında kullanılan ATABOND-1550 malzeme desteği için TMB POLYMER firmasından Mehmet Baskın’a, PA6 desteği için Safic-Alcan firmasından Mustafa Arslan’a teşekkür ederiz.

References

  1. Boden, T., Andres, B., & Marland, G. (1751). Global CO2 Emissions from Fossil-Fuel Burning. Cement manufacture, and gas flaring, 2006, 37831-6335.
  2. Farzaneh, F., & Jung, S. (2023). Lifecycle carbon footprint comparison between internal combustion engine versus electric transit vehicle: A case study in the US. Journal of Cleaner Production, 390, 136111.
  3. Abnett, K. (2023). EU countries approve 2035 phaseout of CO2-emitting cars. Reuters, Mar, 29.
  4. Anadolu Ajansı. (2023). Türkiye'nin ilk batarya fabrikasının inşasına Bursa'da başlanacak https://www.aa.com.tr/tr/bilim-teknoloji/turkiyenin-ilk-batarya-fabrikasinin-insasina-bursada-baslanacak/2879229
  5. Wang, Z., Zhang, K., Zhang, B., Tong, Z., Mao, S., Bai, H., & Lu, Y. (2022). Ultrafast battery heat dissipation enabled by highly ordered and interconnected hexagonal boron nitride thermal conductive composites. Green Energy & Environment, 7(6), 1401-1410.
  6. Börner, M., Friesen, A., Grützke, M., Stenzel, Y. P., Brunklaus, G., Haetge, J., ... & Winter, M. (2017). Correlation of aging and thermal stability of commercial 18650-type lithium ion batteries. Journal of power sources, 342, 382-392.
  7. Bala, A., & Chaitanya Kamaraju, M. (2020). Design and optimization of battery housing in electric cars.
  8. Li, C., Zhang, H., Zhang, X., Zhang, Z., Li, N., Liu, Y., ... & Sun, J. (2022). Construction of bi-continuous structure in fPC/ABS-hBN (GB) composites with simultaneous enhanced thermal conductivity and mechanical properties. Composites Science and Technology, 223, 109437.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Composite and Hybrid Materials

Journal Section

Research Article

Early Pub Date

September 19, 2024

Publication Date

September 26, 2024

Submission Date

April 5, 2024

Acceptance Date

July 25, 2024

Published in Issue

Year 2024 Volume: 36 Number: 3

APA
Cebe, E., & İrez, A. B. (2024). Elektrikli Araçlarda Batarya Kutusu İmali İçin Termal Özellikleri İyileştirilmiş Hibrit Polimer Kompozitlerin Geliştirilmesi ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences, 36(3), 224-234. https://doi.org/10.7240/jeps.1464667
AMA
1.Cebe E, İrez AB. Elektrikli Araçlarda Batarya Kutusu İmali İçin Termal Özellikleri İyileştirilmiş Hibrit Polimer Kompozitlerin Geliştirilmesi ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. JEPS. 2024;36(3):224-234. doi:10.7240/jeps.1464667
Chicago
Cebe, Emrullah, and Alaeddin Burak İrez. 2024. “Elektrikli Araçlarda Batarya Kutusu İmali İçin Termal Özellikleri İyileştirilmiş Hibrit Polimer Kompozitlerin Geliştirilmesi Ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi”. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences 36 (3): 224-34. https://doi.org/10.7240/jeps.1464667.
EndNote
Cebe E, İrez AB (September 1, 2024) Elektrikli Araçlarda Batarya Kutusu İmali İçin Termal Özellikleri İyileştirilmiş Hibrit Polimer Kompozitlerin Geliştirilmesi ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences 36 3 224–234.
IEEE
[1]E. Cebe and A. B. İrez, “Elektrikli Araçlarda Batarya Kutusu İmali İçin Termal Özellikleri İyileştirilmiş Hibrit Polimer Kompozitlerin Geliştirilmesi ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi”, JEPS, vol. 36, no. 3, pp. 224–234, Sept. 2024, doi: 10.7240/jeps.1464667.
ISNAD
Cebe, Emrullah - İrez, Alaeddin Burak. “Elektrikli Araçlarda Batarya Kutusu İmali İçin Termal Özellikleri İyileştirilmiş Hibrit Polimer Kompozitlerin Geliştirilmesi Ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi”. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences 36/3 (September 1, 2024): 224-234. https://doi.org/10.7240/jeps.1464667.
JAMA
1.Cebe E, İrez AB. Elektrikli Araçlarda Batarya Kutusu İmali İçin Termal Özellikleri İyileştirilmiş Hibrit Polimer Kompozitlerin Geliştirilmesi ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. JEPS. 2024;36:224–234.
MLA
Cebe, Emrullah, and Alaeddin Burak İrez. “Elektrikli Araçlarda Batarya Kutusu İmali İçin Termal Özellikleri İyileştirilmiş Hibrit Polimer Kompozitlerin Geliştirilmesi Ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi”. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences, vol. 36, no. 3, Sept. 2024, pp. 224-3, doi:10.7240/jeps.1464667.
Vancouver
1.Emrullah Cebe, Alaeddin Burak İrez. Elektrikli Araçlarda Batarya Kutusu İmali İçin Termal Özellikleri İyileştirilmiş Hibrit Polimer Kompozitlerin Geliştirilmesi ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. JEPS. 2024 Sep. 1;36(3):224-3. doi:10.7240/jeps.1464667

Cited By