Studi Eksperimental Kinerja Sistem Pendinginan Baterai Lithium-Ion 18650 Berbasis Liquid Cold Plate

Abstract

Dewasa ini, baterai berjenis lithium-ion memainkan peranan yang krusial sebagai sumber energi akan tetapi baterai berjenis lithium-ion masih memiliki beberapa faktor yang mempengaruhi turunnya performa baterai,salah satunya adalah panas yang berlebih. Ada beberapa cara untuk menghindari kenaikan suhu yang signifikan dari baterai, salah satunya adalah penggunaan liquid cold plate. Prinsip kerja dari liquid cold plate pada penelitian ini adalah dengan sistem pendinginan secara tidak langsung dengan menggunakan fluida aquades. Ada beberapa model yang sudah digunakan dalam penelitian sebelumnya, dan pada penelitian ini model baru dari liquid cold plate telah dikembangkan dan dibuat dari bahan alumunium. Berdasarkan peneliatian sebelumnya, laju volumetrik fluida sangat mempengaruhi temperatur dan waktu operasi. Beberapa variabel yang berpengaruh dan menjadi tujuan pada penggunaan sistem pendingin baterai ini adalah kecepatan fluida dan koefisien konveksi. Pada penelitian ini, kecepatan fluida sebesar 0,2 liter per menit dan 0,4 liter permenit dapat mempengaruhi nilai koefisien perpindahan panas konveksi titik masuk dan titik keluar fluida ketika baterai diuji pada tiga variasi discharge rate, yaitu 0,5 C , 0,75 C , dan 1 C.  Berdasarkan observasi, dengan kecepatan fluida yang sama, nilai dari koefisien konfeksi akan semakin meningkat, dimana nilai maksimal koefisien konveksi dari kecepatan fluida 0,2 liter per menit dan 0,4 liter per menit adalah sekitar 7 W/. K dan sekitar 11 W/. K secara berurutan pada discharge rate 1C. Secara keseluruhan, penggunaan sistem pendingin dapat mempengaruhi durasi pemakaian baterai ketika dibandingkan dengan durasi pemakaian baterai tanpa sistem pendingin.

Dewasa ini, baterai berjenis lithium-ion memainkan peranan yang krusial sebagai sumber energi akan tetapi baterai berjenis lithium-ion masih memiliki beberapa faktor yang mempengaruhi turunnya performa baterai,salah satunya adalah panas yang berlebih. Ada beberapa cara untuk menghindari kenaikan suhu yang signifikan dari baterai, salah satunya adalah penggunaan liquid cold plate. Prinsip kerja dari liquid cold plate pada penelitian ini adalah dengan sistem pendinginan secara tidak langsung dengan menggunakan fluida aquades. Ada beberapa model yang sudah digunakan dalam penelitian sebelumnya, dan pada penelitian ini model baru dari liquid cold plate telah dikembangkan dan dibuat dari bahan alumunium. Berdasarkan peneliatian sebelumnya, laju volumetrik fluida sangat mempengaruhi temperatur dan waktu operasi. Beberapa variabel yang berpengaruh dan menjadi tujuan pada penggunaan sistem pendingin baterai ini adalah kecepatan fluida dan koefisien konveksi. Pada penelitian ini, kecepatan fluida sebesar 0,2 liter per menit dan 0,4 liter permenit dapat mempengaruhi nilai koefisien perpindahan panas konveksi titik masuk dan titik keluar fluida ketika baterai diuji pada tiga variasi discharge rate, yaitu 0,5 C , 0,75 C , dan 1 C.  Berdasarkan observasi, dengan kecepatan fluida yang sama, nilai dari koefisien konfeksi akan semakin meningkat, dimana nilai maksimal koefisien konveksi dari kecepatan fluida 0,2 liter per menit dan 0,4 liter per menit adalah sekitar 7 W/. K dan sekitar 11 W/. K secara berurutan pada discharge rate 1C. Secara keseluruhan, penggunaan sistem pendingin dapat mempengaruhi durasi pemakaian baterai ketika dibandingkan dengan durasi pemakaian baterai tanpa sistem pendingin.

Nowadays, lithium-ion battery plays a crucial role as an energy source, nevertheless, this type of battery has several drawbacks affecting its performance overall still, namely overheating. There are numerous methods to prevent the significant increase in battery temperature, one of them is using the liquid cold plate. This research’s working principle of the liquid cold plate is an indirect cooling system using aquadest as the cooling fluid. There are several models utilized in prior studies, in this occasion a new type of liquid cold plate is developed and manufactured of aluminum. According to previous studies, the Fluid volumetric rate greatly affects the temperature and operating time. Several variables used as purpose in this battery cooling system experiment namely, fluid velocity and convection coefficient. In this study, the fluid velocities applied were 0.2 lpm and 0.4 lpm , affecting the value of the convection coefficient in the inlet point and outlet point when the battery was performed in three discharge rate variations, viz., 0.5 C, 0.75 C, and 1 C. According to the observations of the same type of fluid, the value of the convection coefficient will increase as the discharge rate rises, where the maximum value of the convection coefficient of 0.2 lpm and 0.4 lpm is roughly 7 W/. K and 11 W/ ∙ K respectively at a discharge rate of 1C. In general, the utilization of a cooling system can affect the duration of battery use when compared to the duration of battery use without a cooling system.

Nowadays, lithium-ion battery plays a crucial role as an energy source, nevertheless, this type of battery has several drawbacks affecting its performance overall still, namely overheating. There are numerous methods to prevent the significant increase in battery temperature, one of them is using the liquid cold plate. This research’s working principle of the liquid cold plate is an indirect cooling system using aquadest as the cooling fluid. There are several models utilized in prior studies, in this occasion a new type of liquid cold plate is developed and manufactured of aluminum. According to previous studies, the Fluid volumetric rate greatly affects the temperature and operating time. Several variables used as purpose in this battery cooling system experiment namely, fluid velocity and convection coefficient. In this study, the fluid velocities applied were 0.2 lpm and 0.4 lpm , affecting the value of the convection coefficient in the inlet point and outlet point when the battery was performed in three discharge rate variations, viz., 0.5 C, 0.75 C, and 1 C. According to the observations of the same type of fluid, the value of the convection coefficient will increase as the discharge rate rises, where the maximum value of the convection coefficient of 0.2 lpm and 0.4 lpm is roughly 7 W/. K and 11 W/ ∙ K respectively at a discharge rate of 1C. In general, the utilization of a cooling system can affect the duration of battery use when compared to the duration of battery use without a cooling system.