गोल्डीलॉक्स और एक उपयुक्त तापमान रेंज में एक लिथियम आयन बैटरी प्रदर्शन के रूप में उसकी दलिया की तरह बेहतर है - न तो बहुत गर्म और न ही बहुत ठंडा है, लेकिन यह एक सीमित कारक है जब यह बिजली में लिथियम आयन बैटरी के उपयोग की बात आती है। मोटर वाहन (ईवीएस) कई स्थानों पर, बड़े तापमान में परिवर्तन में। चरम न्यूनतम अथवा अधिकतम तापमान में लिथियम आयन बैटरी खराब प्रदर्शन है, जो बिजली के वाहनों के व्यापक उपयोग को रोकने के लिए एक बाधा है, संक्रमण और अधिक, क्योंकि अध्ययन के लेखकों का कहना है कि ' संयुक्त राज्य अमेरिका में 51 महानगरीय क्षेत्रों, क्षेत्र 20 आम तौर पर नीचे अत्यंत ठंड के दिनों का अनुभव -18 डिग्री सेल्सियस (0 ° एफ), गर्मियों में 11 क्षेत्र में तापमान (सहित शीर्ष 20) अक्सर 38 डिग्री सेल्सियस (100 ° F से अधिक हो गया ) 'निश्चित रूप से दुनिया के प्रमुख शहरी क्षेत्रों के लिए एक समान तापमान परिवर्तन, भी, जो भी अक्षय ऊर्जा परिवहन समाधान का एक संभावित आवेदन के रूप में बिजली के वाहनों बाधित नहीं है।
हालांकि, हाल ही कागज के "प्राकृतिक ऊर्जा" में प्रकाशित, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के एक समूह, बर्कले एक नया आविष्कार है, जो जब एक लिथियम आयन बैटरी के साथ मिलाकर प्रयोग की उम्मीद है, प्रभावी रूप से गर्मी चरम सीमाओं को कम सूचना दी समकालीन परिदृश्य और गीत विभिन्न क्षेत्रों में परिवेश के तापमान का परिचालन विवरण में परिवर्तन, लेकिन यह भी पर 'एक निष्क्रिय थर्मल विनियमन एक आकार स्मृति मिश्र धातु के आधार पर, के साथ उच्च लिथियम आयन बैटरी थर्मल प्रबंधन इंटरफ़ेस' उनके कागज हकदार को प्रभावित इस तरह के नए सेल Magang तीन जल, सूखी राख वसूली प्रक्रिया और तेज़ी से चार्ज करने की रणनीति के रूप में अन्य कारकों, और अधिक जटिल हो थर्मल प्रबंधन है। उन्होंने कहा कि पारंपरिक रैखिक थर्मल तत्वों बार नहीं दोनों एक साथ दो गर्म और ठंडे, और अन्य संभावित के चरम इस तरह से नियंत्रित तरल पदार्थ सर्किट के रूप में समाधान, पर पर्याप्त रूप से उच्च प्रदान नहीं कर सकते / विपरीत बंद है, जब बिजली के वाहनों के साथ प्रयोग किया, लागत और वजन विचार का उल्लेख नहीं है। उनके समाधान 'एक गैर तरल पदार्थ, निष्क्रिय गर्मी है उच्च और निम्न तापमान पर नियामक, किसी भी बिजली की आपूर्ति या तर्क के मामले में, बिना चरम वातावरणों में हो सकता है बैटरी के स्थिर तापमान। 'जब थर्मल नियामक अनुसार बैटरी तापमान तापीय चालकता में स्विच करें और काम करता है, वांछित थर्मल, गर्मी ठंड में आयोजित प्रदान करने के लिए जब गर्म ठंडा सुविधा।
इस प्रभाव को प्राप्त करने के लिए, वे निष्क्रिय थर्मल नियामक डिजाइन में पारंपरिक थर्मल नियामक में दो महत्वपूर्ण अवधारणाओं के nonlinear विशेषताओं ड्रॉ रहे हैं। पहले एक ठोस चरण में बदलाव है, जो अच्छा के जवाब में एक तापमान परिवर्तन दर्शाती है (एसआर) उत्परिवर्तन, लेकिन पर्याप्त एक उच्च तक नहीं पहुंचता अनुपात बंद - स्विचिंग राज्य की तुलना में अर्थात तापीय चालकता - इस दूसरे थर्मल इंटरफ़ेस विशेषता के थर्मल प्रदर्शन के मुख्य नियामक पर और बंद कर दिया है, जो एसआर करने के लिए है बहुत अधिक है, लेकिन दो पदार्थों के बीच अंतर थर्मल विस्तार पर निर्भर करता है। जब सामग्री के बीच इंटरफेस की खाई को बंद करते हैं, यहां थर्मल विस्तार के प्रभाव के कारण मजबूत nonlinear तापीय चालकता दर्शाती है। हालांकि, है अपेक्षाकृत कमजोर, इस डिजाइन की आवश्यकता है एक अत्यधिक थर्मल नियामक शरीर उद्घाटन और अंतराल के समापन पूरा करने के लिए।
हालांकि पिछले उदाहरण जटिल लगता है, लेकिन उनके समाधान - जो दोनों ठोस चरण परिवर्तन और इंटरफेस थर्मल संपर्क प्रवाहकत्त्व का प्रतीक - बहुत अपने डिजाइन लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए सरल, शोधकर्ताओं नितिनोल से बना। एक आकार स्मृति मिश्र धातु (SMA) में। bendable नितिनोल थर्मल कंडीशनिंग आपरेशन के शीर्ष थाली के किनारों के आसपास एक निकल टाइटेनियम मिश्र धातु तार है। SMA तार समाप्त होता है, थर्मल नियामक से प्रत्येक के लिए इसी कोण, एक आधार गर्मी अपव्यय थाली से जुड़े, एक थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री (टिम)। ऊपर और नीचे चार स्प्रिंग्स तिरछे नियंत्रण, 0.5 मिमी की एक हवा खाई का एक सेट द्वारा के रूप में जाना ऊपर और नीचे, और तनाव के अंतर्गत SMA तार के बीच बनाई है इस तापीय रोधन के बंद राज्य परिभाषित करता है।
जब बैटरी चरण परिवर्तन के कारण गरम किया जाता है, SMA हटना शुरू होता है और दो प्लेटें एक साथ करीब। बहुत कम तापीय चालकता, दो प्लेटें जब तक संपर्क, इस बार बयाझिंग वसंत, टिम के संकुचन तार प्रतिक्रिया बल के बल से अधिक है प्लेट (नीचे) संपर्क ताप समायोजक प्लेट (ऊपर), ठंडा शुरू, इस मामले पर राज्य मॉडल प्रोटोटाइप यहाँ विवरण किए निष्क्रिय इंटरफ़ेस थर्मल नियामक की प्रकृति का पता चलता है के रूप में परिभाषित।
एक गर्मी स्रोत के रूप में दो स्टेनलेस स्टील बार और थर्मोकपल के साथ एक मॉडल की स्थापना और एक निर्वात चैम्बर में यह परीक्षण करने के लिए, बुनियादी सिद्धांत की अवधारणा, पूर्वाग्रह वसंत और अध्ययन के एसएमए तारों सत्यापित करने के लिए गर्म संबंधित ऊपर और नीचे खत्म थाली, क्रमशः। प्रयोगों में, बंद राज्य में थर्मल अलगाव, बहुत अच्छा साबित हुई है, लेकिन जब एक बहुत बड़ी तापमान अलगाव से और एक छोटे से स्टेनलेस स्टील की छड़ में प्रत्येक को मापने के तापमान ढ़ाल इंटरफ़ेस पुष्टि करने के लिए SMA रॉड तापमान संक्रमण तापमान से अधिक है, अंतर को बंद कर दिया है, टिम (कम बार) टिप्पणी को गर्म, इस रूपांतरण प्रक्रिया तेजी से के बारे में 10 सेकंड में पूरा किया है, और 2070 में: 1 गति रिकॉर्डिंग एसआर हासिल की है कि वे एक निकल कि ध्यान दिया टाइटेनियम स्मृति मिश्र धातु के तार उच्च तनाव लोड पर अग्रिम में समायोजित किया जाना चाहिए, कई चक्रों में स्थिर, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य प्रतिक्रिया का उत्पादन करने के लिए।
के रूप में अवधारणा के सबूत स्थापित है, शोधकर्ताओं ने इस अवधारणा को, व्यवहार में प्रदर्शित करने के लिए शुरू किया, दो पैनासोनिक 18650PF libs एल्यूमीनियम प्लेट के बीच sandwiched, एक पर्यावरण कक्ष में परीक्षण किया गया। डिजाइन यहाँ एक ऐसी ही थर्मल नियामक बैटरी को समायोजित करने के लिए डिज़ाइन का उपयोग करता है स्टेंट, जो आदेश प्रदर्शन, स्पेसर तारों airgel परत के उच्च स्तर को पूरा करने के लिए SMA तार और के बारे में 1 मिमी के ऊपरी और निचले प्लेटों की लंबाई के बीच एक लंबे समय तक अंतराल की आवश्यकता है। इसके अलावा, के आकार, और वसंत में ही libs चैनलों गर्मी के समानांतर हैं महत्वपूर्ण। प्रदर्शन की तुलना करने के लिए, शोधकर्ताओं ने दो मानक रैखिक मॉडल, 'हमेशा बंद' और 'हमेशा चालू' प्रदान किए, जिसमें स्टेनलेस स्टील के तारों के साथ एसएमए को बदलना शामिल था, जो दो प्लेटों के बीच कॉन्फ़िगर किए गए थे। लगातार अंतर या निरंतर संपर्क।
के बारे में करने के लिए -20 डिग्री सेल्सियस (4 ° एफ) से, अच्छा थर्मल नियामक प्रदर्शन, तेजी से वार्मिंग, 45 डिग्री सेल्सियस (गर्म 114 ° एफ); प्रयोगात्मक -20 डिग्री सेल्सियस (ठंड 4 ° एफ) से शर्तों के तहत 20 डिग्री सेल्सियस (68 ° एफ) बैटरी की गर्मी और बैटरी बनाए रखने के लिए अन्य चरम पर एक एयर गैप uable कारक तीन कारकों के कारण होता है की वृद्धि हुई है।, एक थर्मल नियामक भी बहुत अच्छा प्रदर्शन है, संक्रमण राज्य के लिए 45 डिग्री सेल्सियस (113 ° F) तापमान वृद्धि गीत तक सीमित है और 5 डिग्री सेल्सियस (9 ° एफ)। इस परीक्षण में थर्मल actuator 1000 पर / बंद चक्र में प्रदान की जाती है, जांचकर्ताओं ने पाया है कि प्रदर्शन केवल थोड़ा राज्य कम हो जाता है (8.5% सेल को कम क्षमता -20 डिग्री सेल्सियस '4 डिग्री फारेनहाइट') है, जबकि देश में प्रदर्शन अपरिवर्तित बनी हुई है।
जैसा कि अध्ययन के लेखक बताते हैं, मानक 'हमेशा चालू' थर्मल प्रबंधन विधि का उपयोग करते समय, उनके थर्मल नियामकों की लागत न्यूनतम है, जिसमें पहले से ही टीआईएम गर्मी सिंक शामिल है। एसएमए और पूर्वाग्रह वसंत के अतिरिक्त जन, कम से कम 1 ग्राम, नितिनोल लगभग $ 600 'प्रदर्शन से पता चला कि थर्मल नियामक केवल बैटरी द्वारा गर्मी उत्पादन को बरकरार रखे हुए खर्च वाणिज्यिक 18,650 लिथियम आयन बैटरी से बना मॉड्यूल के द्वारा होता है यह ठंड के मौसम की क्षमता तीन गुना से अधिक बढ़ा सकता है। 'साथ ही, यह मॉड्यूल को 2 डिग्री सेल्सियस के उच्च तापमान पर भी गर्म करने से रोक सकता है।
