Experimental investigation on incorporating wire mesh into phase change material-based battery packs at elevated ambient temperatures
Notice bibliographique
Résumé
• The mesh-PCM configuration shows 40% higher heat dissipation than the pure PCM case. • The mesh eliminates the need for latent energy usage for 5A and 10A at 22 °C. • The mesh integration extends the safe operation under 40 °C from 5A up to 15 A. • The mesh reduces the need for latent energy utilization by approximately 31–36 %. This paper presents a novel partial copper mesh integration in a phase change material (PCM)-based battery pack for nine series-connected 21700 lithium-ion cells (5000 mAh). The pack’s thermal behavior was investigated experimentally at discharge rates of 1C–6C (5 A–30 A) and ambient temperatures of 22 °C, 32 °C, and 42 °C. The novelty lies in embedding a partial copper wire mesh directly within the PCM. In addition, this research addresses scenarios where the ambient temperature reaches the PCM’s melting point, enabling evaluation of both positive and negative aspects of the ambient environment. Furthermore, a governing thermodynamics equation is developed, enabling quantification of PCM latent heat utilization by integrating experimentally measured heat generation, sensible energy absorption, and convective heat dissipation. This framework allows for a more accurate and theoretically grounded determination of the PCM melting fraction under varying thermal conditions. Results demonstrated improved thermal conductivity and a 40% average increase in heat dissipation at 22°C. At moderate discharge rates (1C–2C), the mesh-PCM configuration eliminated latent heat utilization and extended safe operation up to 3C (15 A). Under 5C–6C at moderate ambient temperatures, cell temperatures stabilized around 60 °C. Although elevated ambient temperatures introduce heat inflow, the mesh-PCM configuration transitioned faster to positive heat transfer compared to the pure PCM case. Nevertheless, at 1C and 42 °C, the mesh performed worse, transferring more heat from the hot environment into the system, highlighting the trade-off in increasing thermal conductivity. Overall, the partial mesh integration substantially enhances battery thermal management by reducing peak temperatures and enhancing heat dissipation without altering the airflow cooling system.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».