Estudio experimental y numérico de los parámetros termofísicos de PCM en la gestión térmica de baterías de iones de litio

La batería de iones de litio (LIB) juega hoy en día un papel clave como una de las tecnologías de almacenamiento de energía más utilizadas, como la aplicación en vehículos eléctricos. La gestión térmica afecta críticamente el rendimiento de la LIB. La refrigeración por cambio de fase utilizando material de cambio de fase (PCM) se ha convertido en un método prometedor debido a su alta entalpía latente y a que no requiere consumir energía adicional de la bomba. En este estudio, se ha investigado numérica y experimentalmente el rendimiento térmico de un módulo de batería con 25 baterías de iones de litio 18650 en paralelo, adoptando refrigeración por cambio de fase con PCM. En primer lugar, se ha probado experimentalmente la resistencia interna de la celda unitaria para construir el modelo de generación de calor. Basándose en el modelo de generación de calor y en el modelo de transferencia de calor, se investigan los efectos de los parámetros termofísicos de los PCM, incluyendo la conductividad térmica, la entalpía latente y la porosidad, cuando se aplican en la gestión térmica del módulo LIB diseñado. Los resultados indican que una mayor conductividad térmica y entalpía latente conducen a un mejor rendimiento en la gestión térmica, considerando integralmente la temperatura máxima y la uniformidad de temperatura del módulo LIB. Los resultados también ilustran que el rendimiento de la gestión térmica aumenta muy ligeramente cuando la conductividad térmica y la entalpía latente alcanzan un valor relativamente alto. En cuanto a la porosidad de la espuma de parafina/metal, existe un valor óptimo del 94% para lograr la temperatura máxima más baja para el módulo LIB.