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The Impact of Environmental Factors on the Thermal Characteristic of a Lithium-ion Battery

Liebig, Gerd und Kirstein, Ulf und Geißendörfer, Stefan und Schuldt, Frank und Agert, Carsten (2020) The Impact of Environmental Factors on the Thermal Characteristic of a Lithium-ion Battery. Batteries, 6 (1), Seiten 1-25. MDPI (Multidisciplinary Digital Publishing Institute). doi: 10.3390/batteries6010003. ISSN 2313-0105.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2313-0105/6/1/3

Kurzfassung

To draw reliable conclusions about the thermal characteristic of or a preferential cooling strategy for a lithium–ion battery, the correct set of thermal input parameters and a detailed battery layout is crucial. In our previous work, an electrochemical model for a commercially-available, 40 Ah prismatic lithium–ion battery was validated under heuristic temperature dependence. In this work the validated electrochemical model is coupled to a spatially resolved, three dimensional (3D), thermal model of the same battery to evaluate the thermal characteristics, i.e., thermal barriers and preferential heat rejection patterns, within common environment layouts. We discuss to which extent the knowledge of the batteries’ interior layout can be constructively used for the design of an exterior battery thermal management. It is found from the study results that: (1) Increasing the current rate without considering an increased heat removal flux at natural convection at higher temperatures will lead to increased model deviations; (2) Centralized fan air-cooling within a climate chamber in a multi cell test arrangement can lead to significantly different thermal characteristics at each battery cell; (3) Increasing the interfacial surface area, at which preferential battery interior and exterior heat rejection match, can significantly lower the temperature rise and inhomogeneity within the electrode stack and increase the batteries’ lifespan.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/133303/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Impact of Environmental Factors on the Thermal Characteristic of a Lithium-ion Battery
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Liebig, Gerdgerd.liebig (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5268-0795NICHT SPEZIFIZIERT
Kirstein, Ulfulf.kirstein (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Geißendörfer, Stefanstefan.geissendoerfer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7496-8191NICHT SPEZIFIZIERT
Schuldt, Frankfrank.schuldt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4196-2025NICHT SPEZIFIZIERT
Agert, Carstencarsten.agert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4733-5257NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2 Januar 2020
Erschienen in:Batteries
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:6
DOI:10.3390/batteries6010003
Seitenbereich:Seiten 1-25
Verlag:MDPI (Multidisciplinary Digital Publishing Institute)
ISSN:2313-0105
Status:veröffentlicht
Stichwörter:lithium–ion battery; battery modeling; electrochemical–thermal model; finite element method; model parameterization; model validation; thermal performance analysis; battery thermal management system; cooling strategies
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:E - keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - keine Zuordnung
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Vernetzte Energiesysteme > Energiesystemtechnologie
Hinterlegt von: Liebig, Gerd
Hinterlegt am:09 Jan 2020 09:51
Letzte Änderung:24 Okt 2023 15:16

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