Investigation expérimentale et numérique du refroidissement par immersion monophasée de batteries au lithium-ion avec deux fluides diélectriques

Le refroidissement par immersion monophasée dans un fluide diélectrique est une alternative prometteuse comparativement aux technologies conventionnelles de gestion thermique pour batteries au lithium-ion. L’immersion permet un contact direct du fluide de refroidissement avec les batteries, comme le refroidissement à l’air, tout en ayant un fluide caloporteur à grande capacité thermique, comme les plaques froides. Plusieurs fluides diélectriques d’immersion de chimies diverses font leur entrée sur le marché, comme des huiles minérales, synthétiques ou des fluides à base d’hydrofluoro-oléfines. Ce projet de maîtrise se situe dans le volet immersion du projet BOREAS [1] du Professeur Julien Sylvestre, qui vise à développer et comparer diverses technologies de refroidissement pour des batteries au lithium-ion. L’objectif de projet était de déterminer si un nouveau fluide arrivant sur le marché, le Opteon™ SF10 de Chemours™ pouvait permettre de meilleures performances thermiques de refroidissement par rapport à une huile synthétique. L’huile choisie était le AC-110 de Engineered fluids™. La comparaison expérimentale du SF10 et de l’AC-110 a été faite sur un module composé de cellules cylindriques avec un banc de test développé pour cette étude. Les deux fluides ont été testés aux paramètres d’opération suivants: taux de décharge de 2C et 3C, des températures d’entrée du fluide de 21°C à 33,5°C, et des débits volumiques totaux de 0,75 L/min et 1,5 L/min. Les métriques identifiées et évaluées pour les performances thermiques étaient la température maximale dans le module de batteries, l’uniformité de température dans le module de batteries, et la différence de température dans une cellule (entre haut et bas). Sur toutes les métriques identifiées, les deux fluides présentaient des performances thermiques similaires, à débit volumique effectif similaire. Un modèle numérique développé par un autre étudiant à la maîtrise dans le groupe, dont le mémoire est en préparation, avec le logiciel Star-CCM+ a permis d’obtenir des températures de surface avec une différence de moins de 2°C par rapport aux tests expérimentaux. Les résultats de la simulation numérique ont aussi permis de voir que la géométrie fixe choisie pour les tests pourrait être optimisée pour minimiser la dérive hydraulique. Avec les résultats expérimentaux et numériques, il a été identifié que le défi pour le refroidissement par immersion est l’homogénéisation des températures maximales des cellules dans le module de batteries, ce qui se traduit par une grande différence de température entre les cellules à l’entrée du module, et celles à la sortie. Toutefois, les résultats de température des cellules pour la décharge à 2C constante montrent que l’immersion permet des températures se rapprochant des températures idéales des cellules au lithium-ion.

Name thesis:degree_name

M. Sc. A.

Level thesis:degree_level

Maîtrise

Discipline thesis:degree_discipline

Génie mécanique

Grantor dc:publisher

Université de Sherbrooke

Year dc:date.issued

2026

Author dc:creator

• Beauchamp, Jérémy

Advisor dc:contributor.advisor

• Sylvestre, Julien

• Refroidissement par immersion
• Monophasée
• Convection forcée
• Performance thermique
• Batteries au lithium-ion
• Cellules cylindriques
• Fluides diélectriques

Language dc:language.iso

fr, en

DOI

https://doi.org/10.71892/11143/1811

OAI identifier oai:identifier

oai:usherbrooke.scholaris.ca:11143/24916