Pengaruh Variasi Banyak Channel, Dimensi Channel, Dan Laju Aliran Massa Terhadap Manajemen Termal Pada Sistem Pendingin Sel Baterai Lithium-Ion Dengan Metode Computational Fluid Dynamics (CFD)

Abstract

102221003.Muhammad Rafiqal Septiarman. Peningkatan kebutuhan energi global, terutama di sektor transportasi, mendorong pengembangan kendaraan listrik (EV) sebagai solusi untuk mengurangi emisi karbon. Namun, penggunaan baterai Lithium-Ion pada EV memiliki tantangan tersendiri, yaitu tingginya suhu yang dihasilkan selama pengoperasian, yang dapat menyebabkan penurunan performa hingga risiko thermal runaway. Oleh karena itu, sistem manajemen termal yang efektif menjadi sangat penting untuk menjaga suhu operasi baterai tetap optimal. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh banyak channel, dimensi channel, dan laju aliran massa fluida pada sistem pendingin berbasis cooling plate terhadap penurunan temperatur maksimum baterai Lithium-Ion tipe pouch-cell. Metode yang digunakan adalah simulasi numerik menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan perangkat lunak ANSYS Fluent 2024 R2, dan analisis statistik dilakukan menggunakan pendekatan Design of Experiment (DOE). Hasil simulasi menunjukkan bahwa menambah jumlah channel dari 3 menjadi 7 dapat menurunkan temperatur maksimum permukaan baterai dari 307,78 K menjadi 307,21 K dan mengurangi pressure drop dari 61.999,9 Pa menjadi 51.007,6 Pa, meskipun laju perpindahan panas sedikit menurun dari 325,28 W menjadi 301,63 W akibat berkurangnya kecepatan aliran. Selain itu, memperbesar dimensi channel dari 3 mm menjadi 9 mm juga menurunkan temperatur maksimum dari 307,78 K menjadi 307,35 K dan menurunkan pressure drop secara signifikan dari 61.999,9 Pa menjadi 28.992,1 Pa, dengan laju perpindahan panas yang juga menurun dari 325,28 W menjadi 307,35 W. Namun, perubahan yang paling signifikan terjadi saat laju aliran massa dinaikkan dari 0,0001 kg/s menjadi 0,01 kg/s, yang mampu menurunkan temperatur maksimum dengan cukup besar, dari 333,48 K menjadi 307,22 K. Kenaikan laju aliran ini juga menyebabkan pressure drop meningkat tajam, dari 91,61 Pa menjadi 26.187,4 Pa, sekaligus meningkatkan laju perpindahan panas secara signifikan dari 14,00 W menjadi 302,00 W. Dari analisis statistik, laju aliran massa terbukti menjadi faktor paling berpengaruh dalam menurunkan temperatur maksimum baterai, dibuktikan dengan nilai t-value di atas 2 dan p-value di bawah 0,05 pada berbagai model analisis yang digunakan.