Elektrikli araç teknolojisinin yaygınlaşmasıyla birlikte batarya güvenliği ve performansı daha fazla önem kazandı. Bu araçlarda kullanılan lityum iyon piller, yüksek enerji kapasitesi sunmalarına rağmen çalışma sırasında ciddi miktarda ısı üretebiliyor.
Oluşan bu ısının kontrol altına alınamaması durumunda pil performansı düşebiliyor ve güvenlik açısından riskler ortaya çıkabiliyor. Bu nedenle araştırmacılar, batarya sıcaklığını dengede tutabilecek yeni soğutma yöntemleri üzerine çalışmalar yürütüyor.
Faz Değişim Malzemeleri ile Pasif Soğutma
Türkiye’de gerçekleştirilen bir akademik çalışmada, lityum iyon pillerin faz değişim malzemeleri (FDM) kullanılarak soğutulması deneysel olarak incelendi. Bu malzemeler, sıcaklık yükseldiğinde eriyerek fazla ısıyı depolayabiliyor ve böylece pil çevresindeki sıcaklık artışını sınırlandırabiliyor.
Araştırmada ayrıca bu malzemelerin ısı iletimini artırmak amacıyla içerisine bakır tel örgü yerleştirilerek kompozit bir yapı oluşturuldu. Bu sayede pillerden yayılan ısının daha hızlı dağıtılması hedeflendi.
Yeni Bir Pil Paketi Tasarlandı
Çalışmanın bir diğer aşamasında elektrikli araçlarda kullanılabilecek farklı bir batarya paketi tasarımı geliştirildi.
Bu sistemde:
12 adet pil alüminyum bir hazne içerisine yerleştirildi
Piller 4S3P diziliminde konumlandırıldı
Hücrelerin çevresi faz değişim malzemeleriyle dolduruldu
Bu tasarım sayesinde pil paketinde oluşabilecek sıcaklık farklarının azaltılması amaçlandı.
Deney Sonuçları
Yapılan testlerde farklı faz değişim malzemeleri kullanılarak şarj ve deşarj deneyleri gerçekleştirildi. Elde edilen veriler, pil hücreleri arasındaki sıcaklık farkının yaklaşık 5°C’nin altında kaldığını gösterdi.
Bu sonuç, pil paketinde sıcaklığın daha dengeli dağıldığını ve sistemin etkili bir soğutma sağladığını ortaya koydu.
Kritik Sıcaklık Aşılmadı
Yüksek güç gerektiren testlerde dahi batarya paketinin sıcaklığının 60°C sınırını geçmediği belirlendi.
Bu durum, geliştirilen pasif soğutma sisteminin pil güvenliği açısından önemli bir avantaj sağlayabileceğini gösteriyor.
Enerji Tüketmeden Çalışıyor
Araştırmanın dikkat çeken yönlerinden biri de sistemin herhangi bir fan veya pompa kullanmadan çalışabilmesi.
Faz değişim malzemeleri, ısıyı depolayarak sıcaklık artışını dengelediği için ek bir enerji tüketimine ihtiyaç duyulmuyor. Bu özellik, elektrikli araçlarda enerji verimliliğinin korunmasına katkı sağlayabilecek bir avantaj olarak değerlendiriliyor.
Kaynak: Tekin, Satılmış. “Pil Benzeri Isıl Koşullara Sahip Silindirlerin Hem Tekil Hem de Özgün Tasarlanmış Pil Paketi İçerisinde Pasif Soğutulmasının Deneysel İncelenmesi.” Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 2023. Tez No: 789747
