کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
10152001 1666144 2018 36 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Measurements and modeling to determine the critical temperature for preventing thermal runaway in Li-ion cells
ترجمه فارسی عنوان
اندازه گیری و مدل سازی برای تعیین دمای بحرانی برای جلوگیری از فرار از حرارتی در سلول های یون لیتیوم
کلمات کلیدی
باتری یون لیتیوم، ایمنی باتری، فرار حرارتی، خنک کننده باتری، انتقال گرما،
ترجمه چکیده
سلول های یون لیتیوم به طور گسترده ای برای تبدیل انرژی و ذخیره سازی الکتروشیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند، اما از مشکلات ایمنی ناشی از گرمای بیش از حد رنج می برند. در دمای بالا، سلول وارد حالت فرار حرارتی میشود که شامل چندین واکنش تجزیه گرمازا است که سرانجام منجر به آتش سوزی و انفجار می شود. درک ماهیت فرار حرارتی، به ویژه بالاترین درجه حرارت که سلول می تواند با خیال راحت مقاومت کند، برای بهبود ایمنی سلول حیاتی است. این مقاله یک روش آزمایش اعتبار سنجی برای پیش بینی دمای بحرانی براساس تعادل حرارتی تولید گرما وابسته به حرارت، هدایت حرارتی در سلول و اتلاف گرما روی سطح سلول است. نشان داده شده است که برای یک مورد واحد واکنش، دمای بحرانی می تواند از ریشه یک معادله متعارف غیر خطی، شامل پارامترهایی که این فرآیند را مشخص می کند، تعیین شود. یک مدل محاسباتی برای یک واقعیت واقعی تر اما پیچیده از واکنش های چندگانه با مصرف واکنش نشان داده شده است. دمای بحرانی پیش بینی شده در توافق خوب با اندازه گیری های آزمایشگاهی بر روی یک سلول آزمایش حرارتی در طیف گسترده ای از پارامترهای حرارتی است. پدیده های بین هدایت حرارتی سلولی و ضریب انتقال حرارت کنترلی به طور چشمگیری بر دمای بحرانی تاثیر می گذارند. نتایج ارائه شده در اینجا، پیش بینی دقیق دمای بحرانی یک سلول یون لیتیوم را در یک محیط حرارتی داده شده را قادر می سازد و بنابراین می تواند به بهبود ایمنی در ذخیره سازی، حمل و نقل و استفاده از سلول های یون لیتیوم کمک کند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی شیمی جریان سیال و فرایندهای انتقال
پیش نمایش مقاله
اندازه گیری و مدل سازی برای تعیین دمای بحرانی برای جلوگیری از فرار از حرارتی در سلول های یون لیتیوم
چکیده انگلیسی
Li-ion cells are widely used for electrochemical energy conversion and storage, but suffer from safety problems due to overheating. At elevated temperatures, the cell enters a state of thermal runaway involving multiple heat-generating decomposition reactions that eventually lead to fire and explosion. Understanding the nature of thermal runaway, specifically the highest temperature that a cell can safely withstand, is critical for improving cell safety. This paper presents an experimentally validated method to predict the critical temperature based on the thermal balance between temperature-dependent heat generation, thermal conduction in the cell and heat dissipation on the cell surface. It is shown that for a single reaction case, the critical temperature can be determined from the root of a non-linear, transcendental equation involving parameters that characterize these processes. A computational model for a more realistic but complicated case of multiple reactions with reactant consumption is also presented. The predicted critical temperature is found to be in good agreement with experimental measurements on a thermal test cell in a wide range of thermal parameters. Trade-offs between cell thermal conductivity and convective heat transfer coefficient are shown to dramatically influence the critical temperature. Results presented here enable accurate prediction of the critical temperature of a Li-ion cell in a given thermal environment, and therefore, may contribute towards improved safety in the storage, transportation and operation of Li-ion cells.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Applied Thermal Engineering - Volume 145, 25 December 2018, Pages 287-294
نویسندگان
, , ,