Bachelor's Thesis

Heating of battery cells during charging and discharging

Final Thesis 3.79 MB

Author of thesis: Nikolas Logginidis

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Bc. Lukáš Preisler

Reviewer: Ing. Ladislav Šnajdárek, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis focuses on thermal behaviour of cylindrical battery cells. The introductory section familiarizes the reader with fundamental terminology, operating principles, and the internal structure of the cell. The subsequent section examines heat generation, the influence of temperature on performance characteristics, and available methods of thermal management. The following chapter provides an analysis of existing experimental solutions, serving as a methodological foundation for the measurements conducted in this study. The experimental part comprises measurements aimed at recording temperature increases during battery operation, namely during the charging and discharging cycles. The LFP technology proved to be the most thermally stable and homogeneous, exhibiting demonstrably lower thermal inhomogeneity than the NMC cells. While the average thermal inhomogeneity across all conducted experiments was 0.27 °C for the LFP technology, this temperature difference reached 0.42 °C for the NMC MH1 cell. In terms of overall thermal behavior,  the dependence of both the maximum and average relative temperature rise on the operating current was demonstrated. With increasing current, the values of both variables generally increased. In this regard, the MH1 cell proved to be the most thermally stressed, reaching the highest relative temperature rise during both charging and discharging, namely 8.45 °C and 10.88 °C, respectively.

Keywords:

Battery cell, heating, charging, discharging, thermal imaging, thermocouple

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student odprezentoval obsah své bakalářské práce. Otázky oponenta byly zodpovězeny. V průběhu obhajoby byly položeny tyto doplňující otázky: 1) Jak byla měřena teplota? Jak byl zajištěn kontakt termočlánku? Jaké byly nejvyyší teploty? Zodpovězeno. 2) Jaký byl zvolen proud? Zodpovězeno.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Energy (B-ENE-P)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. (předseda)
Ing. Petr Kracík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ladislav Šnajdárek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Špiláček, Ph.D. (člen)
Ing. Libor Kudela, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Bc. Lukáš Preisler

Předložená bakalářská práce se v teoretické části zabývá principy lithno-iontových článků a rešerší mechanismů jejich zahřívání. Metodická část analyzuje existující přístupy k měření teploty a připravuje aparaturu pro testování. V experimentální části pak autor pomocí termočlánků a termovizní kamery prakticky vyhodnocuje teplotní charakteristiky několika typů válcových článků při nabíjení a vybíjení.

Student přistupoval k řešení aktivně a samotné experimentální měření v laboratoři zpracovával po zaškolení s přístrojovou technikou zcela samostatně. Ačkoliv praktickou část ponechal až na poslední týdny před odevzdáním, dokázal odměřit naplánované a z naměřených výsledků vyvozoval validní závěry. Mírným negativem je slabší provázání úvodní rešerše s navazujícím experimentem a přítomnost nepřesností v textu s neobratnými překlady. Tyto formální a metodické nedokonalosti však zásadně nesnižují inženýrskou kvalitu díla. Stanovené cíle byly zcela splněny, a proto práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations C
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: B

Student ve své bakalářské práci zpracovával experimentálně zaměřené téma zahřívání bateriových článků během nabíjecího a vybíjecího cyklu. V první části provedl rešerši Li-ion akumulátorů z hlediska chemického složení a popisu tepelného managementu. Hlavní část práce tvoří rešerše experimentálního testování válcových typů akumulátorů a měření teplot během nabíjecích a vybíjecích cyklů.

Na základě rešerše student navrhl obdobný srovnávací test dvou akumulátorů typu NMC a jednoho akumulátoru typu LFP. Provedl měření rozložení teplot pomocí termočlánků i termografických snímků. Naměřená data byla následně vyhodnocena srovnáním jednotlivých nabíjecích a vybíjecích parametrů. Zvláštní pozornost byla věnována diskusi jednotlivých odchylek od předpokládaných průběhů výsledných dat.

Student tak prokázal schopnost provést adekvátní rešerši, navrhnout vlastní experiment a diskutovat výsledky své práce. Současně byly navrženy další možné úpravy experimentů. Vzhledem k tomu, že byly splněny požadavky a cíle zadání, doporučuji tuto práci k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment B
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Topics for thesis defence:
  1. Při měření teplot používáte termočlánky typu K pro poměrně malé rozdíly teplot. Jaká byla průměrná odchylka měřených teplot v ustáleném stavu? Byla provedena kalibrace termočlánků? Připadně jaké jiné snímače teplot by bylo možné použít?
  2. Jak byly zjištěny stavy baterií SoH před experimenty? Byl stanoven vnitřní odpor bateriových článků a jak se obecně stanovuje SoH baterií?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová