Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B (대한기계학회논문집B)

The Korean Society of Mechanical Engineers (대한기계학회)
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Thermal Analysis of Lithium-ion Cell Using Equivalent Properties and Lumped Capacitance Method

등가물성 및 집중용량법을 이용한 리튬-이온 전지의 열해석

  • Lee, Hee Won (School of Mechanical Engineering, Kyungpook Nat'l Univ.) ;
  • Park, Il Seouk (School of Mechanical Engineering, Kyungpook Nat'l Univ.)
  • 이희원 (경북대학교 기계공학부) ;
  • 박일석 (경북대학교 기계공학부)
  • Received : 2013.03.27
  • Accepted : 2013.05.20
  • Published : 2013.08.01
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Abstract

In general, the battery module of an electric vehicle (EV) consists of lithium-ion cells. A lithium-ion battery is a secondary rechargeable battery, and it consists of numerous stacked plates that serve as electrodes and separators. Owing to these microstructural features, its numerical analysis is very expensive. Therefore, this study aims to present a simplified thermal analysis model using equivalent thermal properties, and we compare the experimental results with numerical results for 185.3Ah and 20Ah cells. Furthermore, we show the thermal behavior of cells without the finite element method (FEM) or finite volume method (FVM) by adopting the lumped capacitance method (LCM).

일반적으로 전기자동차(Electric Vehicle, EV)의 배터리로는 리튬-이온 전지가 많이 사용된다. 리튬-이온 전지는 충전이 가능한 이차 전지의 일종으로 마이크로 스케일의 극판과 분리막이 반복하여 적층된 구조를 가지고 있다. 이와 같은 미세구조로 인해 상세해석모형을 적용하는 것은 지나치게 많은 비용이 소모되는 일이다. 본 연구에서는 리튬-이온 전지를 하나의 등가물성으로 나타내는 방법을 제시하고 있으며, 185.3Ah 전지와 20Ah 전지에 이를 적용하여 그 결과를 이전자료와 비교하고 있다. 또한 집중용량법을 적용한 계산 결과를 함께 제시하여 유한요소법(FEM)이나 유한체적법(FVM)의 사용 없이 손쉽게 전지의 열적 거동을 확인할 수 있는 방법을 제시하였다.

Keywords

References

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