مثل فتاة شقراء وعصيدة لها ، تعمل بطارية ليثيوم أيون بأفضل أداء عندما يكون نطاق درجة الحرارة مناسبًا - ليس حارًا جدًا أو باردًا جدًا ، ولكن هذا عامل يحد من استخدام بطارية ليثيوم أيون في جهاز كهربائي في العديد من الأماكن ، تختلف السيارات (EVs) اختلافًا كبيرًا في درجات الحرارة ، ولا تعمل بطاريات Lithium-ion بشكل جيد في درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة ، وهو ما يمثل حاجزًا أمام الانتقال إلى استخدام أوسع للمركبات الكهربائية. 51 منطقة حضرية في الولايات المتحدة ، 20 منطقة تشهد عادة أيام باردة شديدة أقل من -18 درجة مئوية (0 درجة فهرنهايت) ، في حين أن درجات الحرارة في الصيف في 11 منطقة (بما في ذلك أعلى 20) غالباً ما تتجاوز 38 درجة مئوية (100 فهرنهايت) هناك بالتأكيد تغيرات درجة الحرارة مماثلة في المناطق الحضرية الرئيسية في جميع أنحاء العالم ، وهذا أيضا يعوق استخدام السيارات الكهربائية كحل محتمل لنقل الطاقة المتجددة.
ومع ذلك ، فقد نشر فريق من الباحثين في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، في بحث أخير نُشر في مجلة Nature Energy ، اختراعاً جديداً من المتوقع أن يؤدي إلى تقليل التطرف الحراري بفعالية عند استخدامه مع بطاريات أيونات الليثيوم. تأثير الورقة بعنوان "الإدارة الفعالة لبطارية ليثيوم أيون الحرارية مع منظم حراري ذي واجهة سلبية مبنية على أساس سبيكة ذاكرة الشكل" معطيات تشغيلية معاصرة لكلمات المناظر الطبيعية وتغيرات درجة الحرارة البيئية في مناطق مختلفة ، ولكن أيضًا عوامل خارجية أخرى، مثل حرق الخلايا MAGANG الثلاثة الجدد، الجافة عملية الانتعاش الرماد واستراتيجية الشحن السريع هي إدارة الحرارية أكثر تعقيدا. لاحظوا أن العناصر الحرارية الخطية التقليدية في كثير من الأحيان ليس على حد سواء في وقت واحد اثنين من درجات عالية من الحرارة والبرودة، والبعض ممكن لا توفر الحلول ، مثل دوائر السوائل الخاضعة للرقابة ، درجة عالية من التباين على الإطلاق / إيقاف التشغيل ، ناهيك عن اعتبارات التكلفة والوزن عند استخدامها مع المركبات الكهربائية. يمكن للجهة التنظيمية أن تثبت درجة حرارة البطارية في البيئات القاسية من درجات الحرارة العالية والمنخفضة. "في غياب أي قوة أو منطق ، فإن المنظم الحراري يعتمد على تعمل درجة حرارة البطارية الأرضية على تبديل الموصلية الحرارية وتوفر الوظيفة الحرارية المطلوبة للحفاظ على الحرارة أثناء البرودة وتعزيز التبريد أثناء الحرارة.
ولتحقيق ذلك ، يعتمد تصميم المنظم الحراري السلبي على ميزتين غير خطيتين رئيسيتين في مفهوم المنظم الحراري الحالي.الخاصية الأولى هي انتقال المرحلة الصلبة ، والتي تظهر استجابة جيدة للتغيرات في درجة الحرارة. متحولة ، ولكنها لا تحقق نسبة تحويل عالية بما يكفي (SR) - التوصيل الحراري للحالة التبادلية - وهو مؤشر الأداء الرئيسي للمنظم الحراري.الميزة الثانية هي فتح وإغلاق الواجهة الحرارية ، SR وهو أعلى من ذلك بكثير ، ولكنه يعتمد على التمدد الحراري التفاضلي بين المادتين .عندما يتم إغلاق الفجوة بين المواد ، فإنه يظهر سلوكًا حراريًا غير خطيًا قويًا ، ومع ذلك ، نظرًا لأن تأثير التمدد الحراري هنا ضعيف نسبيًا ، يتطلب هذا التصميم جسم منظم حرارة ضخم لإكمال فتح وإغلاق الفجوة.
على الرغم من تعقيد الأمثلة السابقة ، إلا أن حلها - الذي يجسد جانبين من التحولات الطورية للحالة الصلبة وموصلات الاتصال الحراري بين الأطراف - بسيط للغاية ؛ ولتحقيق أهداف التصميم ، يستخدم الباحثون الننتول. إلى سبائك الذاكرة شكل (SMA). الننتول انحناء هو سلك سبائك النيكل والتيتانيوم حول حواف الصفيحة العلوية للعملية تكييف الحرارية. SMA سلك ينتهي، المقابلة لكل المنظم الحراري زاوية، تشكيل قاعدة توصيل لوحة تبديد الحرارة، والمعروفة كمادة اجهة الحرارية (TIM). أعلى وأسفل من قبل مجموعة من أربعة ينابيع السيطرة بشكل غير مباشر، فجوة الهواء من 0.5 ملم بين الجزء العلوي والسفلي، وسلك SMA تحت التوتر هذا يحدد حالة فصل العزل الحراري.
عندما كانت البطارية ساخنة بسبب تغيير المرحلة، وSMA يبدأ في الانكماش واثنين من لوحات أقرب معا. الموصلية الحرارية المنخفضة جدا، والاتصال حتى الصفيحتين، وهذه المرة أكبر من قوة قوة الرد سلك تقلص الربيع يتحامل، وTIM لوحة لوحة (القاع) الاتصال حرارة المكيف (الجزء العلوي)، يبدأ التبريد، المحدد في هذه الحالة على نموذج الدولة النموذج الموصوفة هنا يكشف عن طبيعة واجهة المبني للمجهول المنظم الحراري.
للتحقق من مفهوم المبدأ الأساسي، ربيع التحيز وأسلاك SMA الدراسة إلى وضع نموذج واختباره في فراغ الغرفة، مع اثنين من قضبان الفولاذ المقاوم للصدأ كمصدر للحرارة والحرارية الساخنة تدوم أعلى منها وأسفل في هذه التجربة ، أثبتت العزلة الحرارية في الحالة OFF أنها جيدة جدًا ، وتم تأكيدها من خلال انقطاع درجة حرارة كبير جدًا في الواجهة وتدرج لدرجات حرارة صغيرة تم قياسه في كل شريط من الصلب غير القابل للصدأ. تجاوزت درجة الحرارة SMA قضيب درجة حرارة التحول، يتم إغلاق هذه الفجوة، وTIM (أقل بار) لتسخين علما، وهذا عملية التحويل ويتم إنجاز بسرعة في حوالي 10 ثانية، وفي 2070: 1 سرعة تسجيل حقق ريال وأشاروا إلى أن النيكل يجب أن تكون أسلاك سبائك التيتانيوم مسبقة التجهيز تحت أحمال ضغط عالية لإنتاج استجابة مستقرة ومتكررة على مدار العديد من الدورات.
، بدأ الباحثون كما تم تأسيس دليلا على مفهوم لشرح هذا المفهوم، في الممارسة العملية، وهما باناسونيك 18650PF يبس تقع بين صفائح الألومنيوم، واختبارها في الغرفة البيئية، وتصميم هنا يستخدم منظم حراري مماثل مصممة لاستيعاب البطارية قنوات حجم الدعامات، الأمر الذي يتطلب وجود فجوة أطول بين السلك SMA وطول لوحات العلوية والسفلية من حوالي 1 ملم. وعلاوة على ذلك، من أجل تلبية مستويات عالية من الأداء، والأسلاك هل ايروجيل طبقة، وربيع نفسها يبس موازية للحرارة لمقارنة الأداء ، قدم الباحثون أيضا نموذجين خطيين معياريين ، "دائمًا OFF" و "دائمًا ON" ، شمل استبدال SMA بأسلاك من الفولاذ المقاوم للصدأ ، والتي تم تكوينها بين الصفحتين. الفجوة الثابتة أو الاتصال المستمر.
تحت ظروف تجريبية من -20 ° C (4 ° F، البرد) 45 ° C (114 ° F، الساخنة)، وحسن الأداء المنظم الحراري، الاحتباس الحراري السريع من -20 ° C (4 ° F) إلى حوالي يتم زيادة 20 ° C (68 ° F) الإبقاء على حرارة البطارية والبطارية من خلال فجوة الهواء ويتسبب عامل uable ثلاثة عوامل. في الطرف الآخر، المنظم الحراري هو أيضا الأداء الجيد جدا، والانتقال إلى دولة 45 ° C (113 ° F) ارتفاع درجة الحرارة يقتصر على كلمات و5 ° C (9 ° F). في هذا الاختبار يتم توفير المحرك الحراري 1000 في / خارج دورة على، وجد الباحثون أن أداء ليست سوى انخفاض طفيف الدولة (8.5٪ تقلل خلية السعة هي -20 درجة مئوية '4 فهرنهايت' ، في حين أن الأداء في البلاد يبقى دون تغيير.
وكما يشير مؤلفو الدراسة ، عند استخدام طريقة الإدارة الحرارية "الدائمة" القياسية ، فإن تكلفة منظماتهم الحرارية ضئيلة ، والتي تتضمن بالفعل بالوعة الحرارة TIM. كتلة إضافية من ربيع أقل من 1 غرام، تكلف الننتول حوالي 600. $ 'مظاهرة من 18650 الليثيوم وحدة بطارية ليثيوم أيون التجارية تتألف من البطارية أظهرت أن منظم حراري يحتفظ فقط إنتاج الحرارة عن طريق البطارية، يمكن أن تزيد من قدرة الطقس البارد أكثر من ثلاث مرات. "وفي الوقت نفسه ، يمكن أن تمنع الوحدة من الاندفاعة حتى عند درجة حرارة عالية من 2 درجة مئوية.
