CFD parametric study of battery cells characterization for thermal analysis

Abstract

[ES] La tesis de master trata sobre el estudio térmico de una celda de batería cilíndrica LiFePO4-32700-6Ah. Uno de los problemas, cuando se trata de calcular el calor generado por una celda, es la determinación de la conductividad y capacitancia térmica de la celda. Los fabricantes no proporcionan esta información. Dado que para los modelos nodales, así como para los modelos CFD, la conductividad térmica es un parámetro de entrada, esta se puede calcular a partir de la ley de Fourier, siempre que se conozca la estructura de las capas (material, espesor de cada capa, número de capas, etc.). .). Sin embargo, apenas hay información sobre la estructura de las capas de una celda. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo es realizar un estudio paramétrico de la estructura de la celda, variando el espesor del material de los electrodos, ánodo y cátodo para analizar el efecto sobre la conductividad térmica, el calor específico y la densidad de las celdas. Estos valores paramétricos se introducirán en el modelo de celda CFD y los resultados de las simulaciones se compararán con los datos experimentales disponibles (temperatura de la superficie de las celdas, calor generado, propiedades eléctricas).

[EN] The master¿s thesis deals with the thermal study of a cylindrical LiFePO4-32700-6Ah battery cell. One of the problems, when trying to calculate the heat generated by a cell, is the determination of the conductivity and thermal capacitance of the cell. Manufacturers do not provide this information. Since for lumped models, as well as for CFD models, the thermal conductivity is an input parameter, this may be calculated from Fourier¿ law, provided the layers¿ structure is known (material, thickness of each layer, number of layers, etc..). However, there is hardly any information about the cell layers¿ structure. Hence, the objective of this work is to perform a parametric study on the cell structure, varying material thickness of the electrodes, anode, and cathode to analyse the effect on the thermal conductivity, specific heat and density of the cells. These parametric values will be fed in the CFD cell model, and the simulations results will be compared to available experimental data (surface temperature on the cells, heat generated, electrical properties).