Studi Pengaruh State of Charge dan C-Rate terhadap Karateristik Generasi Panas dan Disipasi Panas Menggunakan Phase Change Material pada Proses Discharging Baterai Li-Ion IFR 26650

Abstract

Penelitian ini didorong oleh masalah polusi udara dan keterbatasan bahan bakar minyak mendorong pemerintah terus meningkatkan jumlah kendaraan listrik. Litium-ion menjadi kandidat yang direkomendasikan karena memiliki densitas energi yang tinggi, tidak ada memory effect, dan efek self-discharge yang rendah. Namun, memiliki sensitivitas terhadap temperatur. Sistem manajemen termal menggunakan PCM menjadi salah satu solusi untuk mengontrol temperatur baterai. PCM bekerja dengan menyerap panas bangkitan baterai sebagai kalor sensibel dan kalor laten dengan ciri khas dapat menyerap kalor dalam jumlah besar dengan adanya perubahan fasa. Perbedaan laju pengosongan dan State of Charge (SOC) menjadi dua faktor yang mempengaruhi laju pembangkitan panas. State of Charge (SOC) sendiri adalah energi yang tersedia di dalam sel baterai, biasanya dinyatakan dalam presentase, dan laju pengosongan akan dinyatakan dalam C-Rate yaitu ukuran perbandingan arus relatif terhadap kapasitas. Penelitian ini akan mempelajari pengaruh kondisi SOC dan C-Rate pada karakteristik generasi panas baterai lithium-ion IFR 26650 dan perbandingan disipasi panas konveksi bebas dengan PCM. Metode yang digunakan untuk menganalisis pembangkitan panas baterai sekaligus disipasi panas secara konveksi bebas adalah eksperimen dengan konsep energy balance. Sedangkan untuk disipasi panas menggunakan PCM akan dilakukan secara numerik menggunakan ANSYS FLUENT dengan dilakukan Grid Independency Test, Meshing Quality Mesh, dan pengumpulan data material untuk mendekati fenomena fisik yang terjadi. Simulasi ini dilakukan dengan input pembangkitan panas dan koefisien konveksi yang didapatkan dari eksperimen untuk mengetahui temperatur tertinggi beserta kontur temperatur dan fraksi pelelehan apabila baterai menggunakan sistem pendinginan PCM. Kondisi State of Charge (SOC) menyebabkan perbedaan pola pembangkitan panas dan laju pengosongan menyebabkan perbedaan nilai pembangkitan panas secara signifikan. Efektivitas pendinginan diamati meningkat pada C-Rate rendah. Untuk laju pengosongan 1C, efektivitas pendinginan bernilai rata-rata 41,33%, di laju pengosongan 2C efektivitas pendinginan bernilai rata-rata 23,5%, dan di laju pengosongan 3C efektivitas pendinginan bernilai rata-rata 18,16%.

CC Licencing

Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).