Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Thermal behaviour of Li-ion cell: Master Thesis project at Volvo GTT ATR
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2012 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Termiskt beteende av Li-jon celler (Swedish)
Abstract [en]

Examensarbetet gjordes på Volvo Group Trucks Technology. Målet med arbetet var att studeravärmeutveckling i Li-jon cell för hybrid- och elbilar, HEV och EV. Battericeller undersöktesunder sina normala arbetsförhållanden och vid förstörande prov. Undersökningen baserades påcellernas yttemperatur. Arbetet beskrev cellernas beteende och syftade att vara ett underlag förkonstruktörer av batterisystem.En litteraturstudie gjordes för att studera faktorer som påverkar värmeutvecklingen. Sedananalyserades källor till samtliga faktorer. En moduleringsmetod för analys av cellensvärmeeffektivitet togs fram. Miljöpåverkan och ekonomiska aspekter av batterier undersöktes.Tre tester togs fram för att undersöka värmeutvecklingsfaktorer på fem celler. De flestafaktorerna var externa såsom laddning och urladdning, puls och kontinuerlig ström ochomgivningstemperatur. En infraröd kamera användes vid experimenten.Testerna visade hur olika faktorer påverkade cellernas temperatur. Vidare analys av källor visadekritiska områden i cellernas konstruktion.Förstörande värmeprov gjordes på tre par av celler. Dessa värmdes upp till 300°C vilketorsakade ”thermal runaway”. I vissa fall gick temperaturen över 600°C och celler fattade eld.Olika kemiska sammansättningar och uppbyggnad av cellerna gjorde att de betedde sig olika vidgenomförda tester.Testerna visade att olika celler presterade olika vid liknande testförhållanden. Därför är detviktigt att ta fram specifikationer för användningsförhållanden för att välja ut en cell för ettbatterisystem. Sedan kan prestandan av olika celler jämföras och effektivitet kan utvärderas församma belastningscyklar.Thermal Management System kan förhöja batteriets effektivitet och måste designas medanvändningsförhållanden i åtanke. Batteriernas säkerhet är väldigt viktig och människor får inteskadas av batterier. Därför måste säkerheten finnas i åtanke i alla steg av batteridesign.Arbetets resultat blev en sammanfattning av viktiga faktorer och specifikationer för batteridesignsom baserades på värmeutvecklingen. Samtliga riktlinjer sammanfattades i Appendix 5.

Abstract [en]

Master thesis work was done at Volvo Group Trucks Technology. Aim of the project was tostudy thermal behaviour of Li-ion battery for hybrid and electric vehicles, HEVs and EVs.Battery cells were tested in regular working conditions and abuse conditions. Surfacetemperature of cells was chosen for studying heat evolution.A literature study was conducted to research factors that influence cell temperature. Analysis ofsources of these factors was then performed. A modelling method for analyzing cell thermalefficiency was designed. Sustainability and economics aspects of batteries were also studied.When factors were established three tests were designed to study their effects. Five cells werestudied. Tests mainly examined external factors such as charge and discharge, pulse andcontinuous current, ambient temperature to name a few. An infrared camera was used.Study showed how different factors influenced cell temperature. Further analysis of sourcespointed out some hot spots of cell designs.Thermal abuse test were performed on three pairs of cells. Cells were heated up to 300°C andwent through thermal runaway which in some cases increased temperatures up to 660°C in lessthan a second and caused fire. Different cell chemistries and cell designs reacted differently tothe abuse conditions.A conclusion was reached that cells performed differently in similar test conditions. Whendesigning a battery system a set of specifications for usage conditions is crucial for choosing acell. When conditions and load cycles are known cells can be tested and their thermal andelectrical efficiency evaluated.Thermal Management System TMS can largely enhance cell efficiency and lifecycle. Suchsystem must also be designed according to usage conditions and particular cell’s performance.Battery safety showed to be a very important factor of designing a battery system. Humans shallnot be injured by systems with batteries which must be kept in mind during design.Work resulted in summary of important factors and specifications for designing a battery systembased on cell thermal behaviour. These guidelines are presented in Appendix 5.

Place, publisher, year, edition, pages
2012. , 91 p.
Series
MMK 2012:72 IDE 092
Keyword [en]
Lithium-ion battery, HEV, EV, heat, temperature, thermal runaway, abuse test
Keyword [sv]
Litium-jon batteri, HEV, EV, temperatur, värme, thermal runaway, förstörande prov
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-142488OAI: oai:DiVA.org:kth-142488DiVA: diva2:703172
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-03-27 Created: 2014-03-05 Last updated: 2015-03-27Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3601 kB)399 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3601 kBChecksum SHA-512
3ef0eb01b5c85ba918531245eb7054ef18dd71342cae78dc527f60a9dc26dd7ca748eb3d648b4b3cb398ef16c8c56fe8029bf60a040169673b6032baf4e4c415
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 399 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 198 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf