금발 소녀와 죽처럼, 리튬 이온 전지는 온도 범위가 너무 덥지도 추울 때도 최고입니다. 그러나 이것은 리튬 이온 전지를 전기로 사용하는 경우 큰 제한 요소입니다 많은 곳에서 자동차 (EV)의 온도 변화가 심하다. 리튬 이온 배터리는 극한의 저온 또는 저온에서 잘 작동하지 않으므로 전기 자동차의 광범위한 사용으로의 전환에 장애가된다. 연구 결과에 따르면, 미국의 51 개 대도시 지역에서는 일반적으로 20 개 지역이 -18 ° C (0 ° F) 미만의 매우 추운 날을 경험하며 11 개 지역 (상위 20 개 포함)의 여름 기온은 종종 38 ° C (100 ° F) 전 세계 주요 도시 지역에서 확실히 유사한 온도 변화가 있으며, 이는 잠재적 인 재생 에너지 운송 솔루션으로 전기 자동차를 사용하는 것을 방해합니다.
그러나, 최근 용지의 "자연 에너지"에 게시, 캘리포니아 대학 연구진은 버클리는 리튬 이온 배터리와 함께 사용할 때 예상되는 새로운 발명, 효과적으로 열 극단적 인 감소를보고 현대 풍경 가사 상이한 영역에서 주위 온도의 동작 세부 사항의 변경뿐만 아니라,에 '형상 기억 합금에 기초하여 수동 온도 조절, 높은 리튬 이온 전지의 열 관리 인터페이스'그들의 논문 권리에 영향 이러한 새로운 셀 MAGANG 세 레코딩, 건조 재 복구 프로세스 및 고속 충전 전략과 같은 다른 교란 요인이 더 복잡 열 관리입니다. 그들이 지적하는 전통적인 선형 열 요소들은 더위와 추위, 가능한 다른 둘을 동시에 두 극단 제어 유체 회로와 같은 솔루션은 전기 자동차와 함께 사용할 때 비용 및 중량 고려 사항은 말할 것도없고 온 / 오프 대비가 충분히 높지 않습니다. 솔루션은 '유체가없고 수동적 인 열 레귤레이터는 고온 및 저온의 극한 환경에서 배터리의 온도를 안정화시킬 수 있습니다. '전력이나 로직이없는 경우 열 레귤레이터는 접지 된 배터리 온도는 열전도도를 전환하고 냉기 동안 열을 유지하고 열 동안 냉각을 촉진시키는 데 필요한 열 기능을 제공합니다.
이 효과를 달성하기 위해, 이들은 수동 온도 조절기 설계에서 종래의 열 조절기의 두 주요 개념의 비선형 특성을 그리는이다. 제 좋은에 응답하여 온도 변화를 나타내는 고체 상 변화이며 돌연변이하지만 비 오프 충분히 높은 도달하지 않는다 (SR) - 스위칭 상태보다, 즉 열전도율 -이 SR에 대한 턴 - 온 및 턴 - 오프되는 제 2 열 인터페이스 기능의 열적 성능의 주요 조절제 인 물질 사이의 계면은 갭을 닫으면. 강한 비선형 열전도율을 나타낸다. 그러나, 열 팽창 효과 여기서,이 디자인은 상대적으로 약한 요구 훨씬 높지만, 두 재료 사이의 상이한 열 팽창 (differential thermal expansion)에 따라 갭의 개폐를 완료하기 위해 대형 열 조절기 몸체.
앞의 예는 복잡하게 들리 겠지만 자신의 솔루션 있지만 - 고상 변환 및 인터페이스 열 접촉 전도를 모두 구현 - 설계 목표를 달성하기가 매우 간단하고, 연구자들은 니티놀의했다. 형상 기억 합금 (SMA)으로. 굴곡 니티놀은 열 컨디셔닝 동작 상판의 가장자리 니켈 티타늄 합금 와이어이다. SMA 와이어 열 조절기의 각각에 대응 끝나는 각도는 열 인터페이스 재료 (TIM) 네 개의 스프링 경사 제어 0.5 mm의 공기 갭의 세트로. 상하로 알려진 방열판에 연결되는베이스, 상부 및 하부, 장력 하에서 SMA 와이어 사이에 형성된다 이것은 단열 차단 상태를 정의합니다.
배터리 의한 위상 변화로 가열되면, SMA는 수축하기 시작하고, 두 플레이트 가깝게. 매우 낮은 열 전도성, 두 플레이트까지의 접촉이 시간은 편향 스프링은 TIM의 수축 와이어 반력의 힘보다 큰 플레이트 (하단)가 열 조절기 판 (상단)과 접촉하여 열을 방출하기 시작하며,이 상태는 ON 상태를 정의합니다.이 문서에 설명 된 프로토 타입 모델은 수동 인터페이스 열 조절기의 특성을 나타냅니다.
두 개의 스테인레스 스틸 열원으로서 바와 열전쌍으로 모델을 구축하고, 진공 챔버 내에서 테스트하는 연구의 기본 원리의 개념, 바이어스 스프링과 SMA 와이어를 확인하기 위해서는 고온 각각 상하 버틸 실험에서, OFF 상태에서의 단열은 매우 양호한 것으로 판명되었고, 계면에서의 매우 큰 온도 불연속과 각 스테인레스 스틸 바에서 측정 된 작은 온도 구배에 의해 확인되었다. SMA로드 온도 격차가 닫혀 전이 온도를 초과하면 TIM (저급 바) 주를 가열하여,이 변환 처리가 빠르게 약 10 초에 달성되고, 2070에서 : 기록 SR 달성 1 개 속도는 니켈 주목 티타늄 메모리 합금 와이어는 많은 사이클에 걸쳐 안정적이고 반복적 인 응답을 생성하기 위해 높은 스트레스 부하 하에서 사전 컨디셔닝되어야합니다.
개념 증명이 확립 될 때, 연구자들이 실제로 이러한 개념을 설명하기 시작 두 파나소닉 18650PF LIBS는 환경 챔버에서 시험 알루미늄 판 사이에 개재. 여기서 디자인 배터리를 수용하기위한 유사한 온도 조절기를 사용 된 SMA 와이어 약 1mm의 상부 및 하부 플레이트의 길이와 더 긴 간격을 필요로한다. 또한, 성능 스페이서 와이어 에어로겔 층의 높은 수준을 만족시키기 위해 상기 스텐트의 크기, 스프링 자체 LIBS 채널 열 평행 중요 : 성능을 비교하기 위해 연구원은 또한 2 개의 표준 선형 모델 '항상 꺼짐'과 '항상 켜짐'을 제공했는데 두 가지 플레이트 사이에 구성된 스테인레스 스틸 와이어로 SMA를 교체했습니다. 일정한 간격 또는 일정한 접촉.
실험 조건에서는 -20 ° C (4 ° F, 매우 추운) 45 ° C (114 ° F, 매우 뜨겁습니다)에서 열 조절기가 잘 작동하며 기후가 -20 ° C (4 ° F) 전지의 발열 및 배터리를 유지하기 위해, 20 ℃ (68 ° F)를 uable 인자는 세 가지 요인에 의해 발생하는 공기 갭에 의해 증가된다. 다른 극단에서, 열 조절은 매우 양호한 성능이 또한 상기 전환은 45 ° C를 상태 (113 ° F)의 온도 상승이 가사에 한정되고, 5 ℃ (11 ° F)이.이 시험의 서멀 액츄에이터 (1000)가 온 / 오프주기를 제공하고, 연구자들은 성능이 약간 상태를 감소된다는 발견 (8.5 % 세포를 줄일 수용량은 -20 ° C '4 ° F'), 국가에있는 성과는 변하지 않게 남아 있습니다.
이 연구의 저자는 표준 '항상 켜기'방식의 열 관리 방법을 사용할 때 TIM 방열판이 포함 된 열 레귤레이터의 비용을 최소화 할 수 있습니다 .SMA 및 바이어스 스프링의 부가 질량이 1g 미만은 니티놀 배터리 이루어지는 상업적 18650의 리튬 이온 전지 모듈 온도 조절기 만 배터리에 의해 열 생산을 유지하는 것으로 밝혀 약 $ 600 "데모 비용 추운 날씨를 3 배 이상 증가시킬 수 있습니다. "동시에 2 도의 고온에서도 모듈이 과열되는 것을 방지 할 수 있습니다.
