Wie ein blondes Mädchen und ihr Haferbrei funktioniert ein Lithium-Ionen-Akku am besten, wenn der Temperaturbereich stimmt - nicht zu heiß oder zu kalt, aber das ist ein riesiger begrenzender Faktor, wenn es darum geht, eine Lithium-Ionen-Batterie in einem Elektrofahrzeug zu verwenden An vielen Orten variieren Autos (EVs) stark in der Temperatur. Lithium-Ionen-Batterien leisten unter extremen hohen oder niedrigen Temperaturen keine gute Leistung, was eine Barriere für den Übergang zu einer breiteren Nutzung von Elektrofahrzeugen darstellt. Die Autoren der Studie wiesen darauf hin, dass In 51 Metropolregionen in den Vereinigten Staaten sind in 20 Regionen extrem kalte Tage unter -18 ° C (0 ° F), während die Sommertemperaturen in 11 Regionen (einschließlich der Top 20) oft über 38 ° C (100 ° F) liegen. Es gibt sicherlich ähnliche Temperaturänderungen in großen städtischen Gebieten auf der ganzen Welt, und dies behindert auch den Einsatz von Elektrofahrzeugen als mögliche Lösung für den Transport erneuerbarer Energien.
Doch vor kurzem in der „natürlichen Energie“ des Papiers veröffentlicht, eine Gruppe von Forschern an der University of California, Berkeley berichtete eine neue Erfindung, die erwartet wird, wenn sie in Verbindung mit einem Lithium-Ionen-Akku verwendet wird, reduziert effektiv Wärme Extreme Einfluss auf ihre Arbeit mit dem Titel ‚hohe Lithium-Ionen-Batterie thermischen Management-Schnittstelle mit einer passiven Regelung thermischen auf einer Formgedächtnislegierung basierte,‘ Änderungen in der heutigen Landschaft und operativen Details der Texte Umgebungstemperatur in verschiedenen Bereichen, sondern auch auf dem andere Störfaktoren, wie die neuen Zelle Magang drei Brennen, trockener Asche Recovery-Prozess und schnelle Ladestrategie wird weiter verkompliziert, Wärmemanagement. sie, dass die traditionellen lineare thermische Elemente bemerken oft nicht beide gleichzeitig zwei Extreme von heiß und kalt, und anderen möglichen Lösungen wie gesteuerte Flüssigkeitskreisläufe bieten keinen ausreichend hohen Ein / Aus-Kontrast, ganz zu schweigen von Kosten- und Gewichtsüberlegungen bei der Verwendung mit Elektrofahrzeugen. Ihre Lösung ist eine flüssigkeitsfreie passive Wärme Der Regler kann die Temperatur der Batterie in extremen Umgebungen mit hohen und niedrigen Temperaturen stabilisieren. "In Ermangelung jeglicher Leistung oder Logik basiert der Temperaturregler auf Die Masse-Batterietemperatur ändert ihre Wärmeleitfähigkeit und stellt die erforderliche thermische Funktion bereit, um die Wärme während der Kälte aufrecht zu erhalten und die Kühlung während der Hitze zu fördern.
Um dies zu erreichen, greift ihr passives thermisches Reglerdesign auf zwei nichtlineare Hauptmerkmale im bestehenden thermischen Reglerkonzept zurück: Die erste Eigenschaft ist der Festphasenübergang, der eine gute Reaktion auf Temperaturänderungen zeigt. Mutation, aber erreicht nicht eine ausreichend hohe aus-Verhältnis (SR) - d.h. Wärmeleitfähigkeit als das Schaltzustand - dies ist der Hauptregulator der thermischen Leistung der zweiten Wärmeschnittstelle Funktion wird ein- und ausgeschaltet, zu der SR hier ist viel höher, sondern hängt von der unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen den beiden Materialien. wenn die Grenzfläche zwischen den Materialien, die Lücke zu schließen, starke nichtlinearen Wärmeleitfähigkeit aufweist. jedoch aufgrund der Wirkung thermischen Ausdehnung relativ schwach ist, erfordert dieser Entwurf Ein überdimensionierter Heizkörper, um das Öffnen und Schließen des Spaltes zu vervollständigen.
Obwohl die vorherigen Beispiele klingen kompliziert, aber ihre Lösungen -, die sowohl Festphasenumwandlung und die Schnittstelle thermischen Kontakt Leitwert verkörpert - sehr einfach, ihre Design-Ziele zu erreichen, haben Forscher aus Nitinol. in eine Formgedächtnislegierung (SMA). biegbare Nitinol ist ein Nickel-Titan-Legierungsdraht, um die Ränder der oberen Platte des thermischen Klimatisierungsbetriebes. SMA Drahtende, die jeder des Wärmereglers entsprechen Dies definiert den Wärmedämm-Trennzustand.
Wenn die Batterie erwärmt wird, beginnt die SMA zu schrumpfen und zieht die beiden Platten aufgrund der Phasenänderung näher heran.Die Wärmeleitfähigkeit ist sehr niedrig, bis die zwei Platten in Kontakt sind, wobei die Kraft der Schrumpflinie größer ist als die Reaktionskraft der Vorspannfeder, TIM Platte (unten) Kontakt Heizregler Platte (oben), Kühl beginnen, in diesem Fall definiert der EIN-Zustand-Modell-Prototyp hierin die Art der passiven Schnittstelle thermischen Regler beschrieben aufdeckt.
das Konzept des Grundprinzips, die Vorspannfeder und die SMA-Drähte der Studie, um zu überprüfen, ein Modell zu erstellen und sie in einer Vakuumkammer, mit zwei rostfreien Stahlstangen als Wärmequelle und dem Thermoelement testen heißen überdauern die jeweiligen oberen und unteren Platte dar. in den Experimenten erwies sie eine thermische Isolation in dem AUS-Zustand, sehr gut sein, aber wenn die Schnittstelle durch eine sehr große Temperatur Diskontinuität und in kleinen Edelstahlstäben jede Mess Temperaturgradienten zu bestätigen SMA Stabtemperatur die Übergangstemperatur überschreitet, wird der Spalt geschlossen ist, die TIM (untere Leiste) Banknoten- aufheizt, Dieser Umwandlungsprozess wird in etwa 10 Sekunden schnell erreicht, und bei 2070: 1 Geschwindigkeit SR Aufzeichnung erreichte sie festgestellt, dass eine Nickel Titan-Gedächtnislegierungsdraht muss bei hohen Spannungsbelastung im Voraus eingestellt wird, stabile, reproduzierbare Reaktion in vielen Zyklen zu erzeugen.
Als Beweis für Konzept hergestellt wird, begannen die Forscher, dieses Konzept zu demonstrieren, in der Praxis zwei Panasonic 18650PF LIBs zwischen Aluminiumplatten in einer Klimakammer getestet sandwichartig angeordnet. Das Design hier einen ähnlichen thermischen Regler verwendet entworfen, um die Batterie aufzunehmen, Größe des Stents, die eine längere Lücke zwischen dem FGL-Draht und der Länge der oberen und unteren Platten von etwa 1 mm erforderlich ist. Ferner wird, um die hohe Leistung, Distanzdrähte Aerogel-Schicht und die Feder selbst LIBs Kanäle sind parallel zu der Wärme zu treffen wesentlich., um die Leistung, die Forscher auch zwei Standards lineares Modell vorgesehen ist, ‚immer aUS‘ und ‚always on‘, einschließlich SMA ersetzt mit Edelstahldraht, zwei Drähte, die zwischen den beiden Platten zu vergleichen, Konstante Lücke oder konstanter Kontakt.
Unter den Versuchsbedingungen von -20 ° C (4 ° F; kalt) 45 ° C (114 ° F; hot), gutem Wärmeregler Leistung, schnelle Erwärmung von -20 ° C (4 ° F) bis etwa 20 ° C (68 ° F), um die Wärme der Batterie und die Batterie zu halten, indem ein Luftspalt uable Faktor verursacht durch drei Faktoren. im anderen extrem, ein Thermoregler ist auch sehr gute Leistung erhöht wird, auf staatliche der Übergang 45 ° C (113 ° F) Temperaturanstieg auf den Text beschränkt ist, und 5 ° C (9 ° F). in diesem Test wird der thermischen Betätigungsvorrichtung 1000 ist in dem Ein / aus-Zyklus vorgesehen ist, fanden Forscher, dass die Leistung nur geringfügig Zustand reduziert (8,5% reduzieren Zell Kapazität -20 ° C'4 ° F), während unverändert Performance Länder beibehalten wird.
Wie die Autoren der Studie oben erwähnt wird, wenn der Standard-Methode der Wärmemanagement unter Verwendung von ‚immer offen‘, deren Kosten minimal ist Thermoregler, der eine TIM umfasst eine Wärmesenke aufweist. SMA Vorspannung und zusätzliche Masse der Feder kleiner als 1 g, Nitinol ungefähr $ 600 ‚Demonstration des kommerziellen 18650 Lithiumionen-Batterie-Modul kosten der Batterie zusammengesetzt zeigte, dass thermische Regler behalten nur die Wärmeerzeugung durch die Batterie, die Kapazität kann mehr als drei Mal bei kaltem Wetter erhöht werden. ‚zugleich, selbst bei einer hohen Temperatur von 2 Grad Celsius kann das Modul einer Überhitzung verhindert werden.
