원통형 18650 LiFePO4 배터리의 충⋅방전 주기 동안의 열 거동 (Thermal Behavior of a Cylindrical 18650 LiFePO4 Battery during Charge and Discharge Cycles)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 48권 / 5호 / 275 ~ 282페이지
· 저자명 : 정인아, 강창우, 안성필

초록

본 연구에서는 2차원 전기-열적 모델을 이용하여 충·방전 주기 동안 원통형 18650 LiFePO4 배터리의 열적 거동을 예측을 수행한다. 강제대류 조건에서 충전율(C-rate)과 배터리 표면에서의 대류 열전달계수를 변화시키며 배터리 내부의 온도 분포를 분석한다. 특정 충 · 방전 횟수 이후 배터리는 일정한 온도 범위를 갖는 정상상태에 도달한다. 충전율(C-rate)이 커지면 배터리 내부 발생열은 증가하며 이는 곧 배터리의 온도 상승으로 이어진다. 반면, 대류 열전달 계수가 커지면 배터리 내부 발생열을 주위로 더욱 효과적으로 소산하여 배터리 온도가 감소한다. 본 연구 결과로 LiFePO4 배터리의 안전한 운용을 위해서 대류 열전달 계수가 최소 10 W/m2K 이상인 강제 대류 조건에서 배터리가 작동되어야 함을 확인할 수 있다.

영어초록

A two-dimensional electro-thermal model is used to predict the thermal behavior of a cylindrical 18650 LiFePO4 battery during charge and discharge cycles. Under a forced convection, current rate and convective heat transfer rate on the surface of the lithium-ion battery are varied to analyze the temperature distributions in the battery. After several charge and discharge cycles, the battery achieves a steady-state with a constant temperature range. The maximum temperature in the battery increases with the increase in the current rate that enhances the heat generation, whereas the increasing convective heat transfer rate reduces the temperature of the battery by dissipating the heat to the surroundings. The thermal behavior shows that the LiFePO4 battery should be operated under forced convection conditions with a convective heat transfer rate of at least 10 W/m2K for safe battery driving.

참고자료

· 없음