Perhitungan pembangkitan panas baterai litium merupakan bagian penting dari manajemen termal baterai, yang melibatkan berbagai sumber panas. Berikut ini adalah metode dan langkah perhitungan terperinci:

1. Sumber panas utama
Pembangkitan panas baterai lithium terutama berasal dari bagian-bagian berikut:
Panas Joule (Qj): Panas yang dihasilkan ketika arus melewati resistansi internal baterai.
2. Panas Reaksi (Qr) : Panas yang dihasilkan oleh reaksi elektrokimia.
3. Panas polarisasi (Qp): Panas yang disebabkan oleh polarisasi elektroda.
Panas reaksi samping (Qs): Panas yang dihasilkan oleh reaksi samping (seperti dekomposisi elektrolit).

2. Joule Panas (Qj
Panas joule merupakan sumber utama pembangkitan panas pada baterai litium. Rumus perhitungannya adalah:
Qj = I²⋅R⋅t
Qj: Joule Panas (J
I: Saat Ini (A)
R: Resistansi internal baterai (Ω)
t: Waktu (s)

3. Panas Reaksi (Qr)
Panas reaksi adalah panas yang dihasilkan oleh reaksi elektrokimia, dan rumus perhitungannya adalah:
Qr = n⋅ΔH
Qr: Panas Reaksi (J)
n: Nomor molar (mol) zat reaktif
ΔH: Perubahan entalpi reaksi (J/mol)

4. Panas polarisasi (Qp)
Panas polarisasi disebabkan oleh polarisasi elektroda, dan rumus perhitungannya adalah:
Qp =I⋅η⋅t
Qp: Panas polarisasi (J)
I: Saat Ini (A)
η : Potensial lebih (V)
t: Waktu (s)

5. Panas Reaksi Samping (Qs)
Panas reaksi sekunder biasanya kecil, tetapi tidak dapat diabaikan dalam kondisi suhu tinggi atau pengisian/pengosongan berlebih. Perhitungannya perlu dilakukan berdasarkan parameter termodinamika reaksi sampingan tertentu.

6. Nilai kalor total
Nilai kalor total adalah jumlah kalor dari bagian-bagian yang disebutkan di atas:
Jumlah total = Qj + Qr + Qp + Qs

7. Contoh Perhitungan
Hipotesa:
Arus I=10A
Resistensi internal baterai R = 0,01Ω
Waktu pembuangan t=3600 detik
Nomor molar zat reaktif n = 0,05 mol
Perubahan entalpi reaksi ΔH = -100 kJ/mol
Potensial lebih η=0,1V
(1) Hitunglah kalor Joule
Qj =I²⋅R⋅t=(10)²⋅0,01⋅3600=3600J
(2) Hitunglah kalor reaksinya
Qr = n⋅ΔH = 0,05⋅(-100 × 1000) = -5000 J
(Nilai negatif menunjukkan penyerapan panas)
(3) Hitung panas polarisasi
Qp = I⋅η⋅t = 10⋅0,1⋅3600 = 3600J
(4) Nilai kalor total
Misalkan panas reaksi samping Qs = 0 (diabaikan) :
Jumlah total = Qj + Qr + Qp = 3600 + (−5000) + 3600 = 2200J

8. Konversi satuan
1 J = 0,239 kal
1 kalori = 4,184 J
Misalnya, ubah total nilai kalori menjadi kalori:
Kuantitas total = 2200 × 0,239 = 525,8 kalori

9. Tindakan pencegahan
Variasi resistansi internal: Resistansi internal baterai bervariasi berdasarkan faktor-faktor seperti suhu dan usia, dan perlu disesuaikan dengan situasi sebenarnya.
2. Kondisi pembuangan panas: Pembangkitan panas aktual dipengaruhi oleh kondisi pembuangan panas dan perlu dianalisis bersama dengan sistem manajemen termal.
3. Panas reaksi sekunder: Di bawah suhu tinggi atau kondisi kerja ekstrem, panas reaksi sekunder dapat meningkat secara signifikan.

Ringkasan
Perhitungan pembangkitan panas baterai litium melibatkan panas Joule, panas reaksi, panas polarisasi, dan panas reaksi sekunder. Melalui rumus dan langkah-langkah di atas, panas yang dihasilkan oleh baterai selama proses pengisian dan pengosongan dapat diperkirakan, yang menyediakan dasar untuk desain manajemen termal.