Analysis of parameters on heat generation of a lithium-ion battery

Abstract

Günümüzde, geniş kullanım alanları nedeniyle lityum iyon pillere olan talep hızla artmaktadır. Bu tez, hücre voltajını ve dolayısıyla pil hücresinin termal davranışını etkileyen parametreleri (elektrotların gözenekliliği, elektrotların maksimum lityum konsantrasyonu, elektrolitin tuz konsantrasyonu ve elektrotların kalınlığı) araştırmayı amaçlamaktadır. Bu tezde termal ısı üretimini doğrudan etkileyen parametrelerin değişimi parametrik olarak ele alınmıştır. Bu parametrelerin ısı üretimi üzerindeki değişimini anlamak için bir 3 boyutlu elektrokimyasal-termal model geliştirilmiştir. Pil malzemesi olarak sırasıyla katot, anot ve elektrolit için Lityum Demir Fosfat (LFP), grafit ve LiPF6 (1:1 EC:DEC) seçilmiştir.Nowadays, the demand for lithium-ion batteries is increasing rapidly due to their large range of usage. This thesis aims to investigate multiple parameters (porosity of electrodes, maximum lithium concentration of electrodes, salt concentration of electrolyte, and thickness of electrodes) which are affecting the cell voltage and thus thermal behavior of the battery cell. The change of the parameters that directly affect thermal heat generation is parametrically discussed in this thesis. To understand the change of these parameters on heat generation a 3D electrochemical-thermal model is developed. Lithium Iron Phosphate (LFP), graphite, and LiPF6 (in 1:1 EC:DEC) have been selected for cathode, anode, and electrolyte as a battery materials, respectively.