Caratterizzazione termica di celle LIB rivestite con PCM in condizioni normali e di abuso = Thermal characterization of PCM-coated LIB cells under normal and abuse conditions

Questa tesi di laurea magistrale, svolta presso il Politecnico di Torino, analizza il comportamento termico di batterie agli ioni di litio (LIB) rivestite con materiali a cambiamento di fase (PCM), sia in condizioni operative normali sia in condizioni di abuso meccanico, simulate mediante penetrazione controllata della cella. Le batterie agli ioni di litio rappresentano una tecnologia chiave per la mobilità elettrica, ma la loro sicurezza costituisce ancora una sfida critica, in particolare in caso di fuga termica (thermal runaway). Si vuole verificare l’efficacia dei rivestimenti con PCM nel caso specifico paraffina drogata con nitruro di boro (BN) al 20% in peso nel mitigare tale fenomeno. L’attività sperimentale, condotta presso l’Energy Center del Politecnico di Torino, ha impiegato un calorimetro accelerato adiabatico (THT ARC EV+) e un sistema di analisi termografica FLIR. Sono state testate quattro configurazioni su celle LG ICR18650HE2 cariche al 100% SOC: cella senza rivestimento; cella con involucro e PCM puro; cella con PCM-BN al 20%; cella con solo BN. I test di penetrazione effettuati hanno prodotto risultati incoraggianti, confermando l’efficacia dei rivestimenti PCM-BN nel mitigare il thermal runaway. I dati hanno evidenziato una riduzione significativa dei parametri critici di sicurezza: la temperatura massima è diminuita da circa 500°C (cella non rivestita) a 380°C (PCM-BN) , pari a una riduzione del 24%. La pressione massima è scesa da 2.2 bar a 1.71 bar (PCM-BN). L’analisi dei gas ha inoltre mostrato concentrazioni inferiori di CO, NO e NOx nei campioni rivestiti.