Como Blondinet e seu papa de aveia como o desempenho da bateria de iões de lítio a uma gama de temperatura adequada é de preferência - nem muito quente, nem muito fria, mas este é um factor limitativo no que se refere ao uso de baterias de lítio em eléctrico. automóvel (VE) em muitos lugares, as grandes variações de temperatura. bateria de iões de lítio pobre desempenho em temperaturas altas ou baixas extremas, o qual é uma barreira para evitar o uso generalizado de veículos eléctricos, a transição para mais porque os autores do estudo indicam que ' 51 áreas metropolitanas nos Estados Unidos, 20 regiões normalmente experimentam dias extremamente frios abaixo de -18 ° C (0 ° F), enquanto as temperaturas de verão em 11 regiões (incluindo as 20 principais) frequentemente excedem 38 ° C (100 ° F) Certamente há mudanças similares de temperatura nas principais áreas urbanas do mundo, e isso também dificulta o uso de veículos elétricos como uma solução potencial de transporte de energia renovável.
No entanto, recentemente publicado no "energia natural" do papel, um grupo de investigadores da Universidade da Califórnia, Berkeley relataram uma nova invenção, que é esperado, quando usado em conjunto com uma bateria de iões de lítio, reduzir eficazmente os extremos de calor influenciar intitulada 'interface de alta lítio bateria de iões de gestão térmica com uma regulação térmica passiva com base numa liga com memória de forma,' seu papel alterações na paisagem contemporânea e aspectos operacionais das letras temperatura ambiente em diferentes áreas, mas também sobre o outros factores de confusão, tais como a nova queima Magang célula de três, o processo de recuperação de cinzas secas e estratégia de carga rápida é a gestão térmica ainda mais complicada. observou que eles elementos térmicos lineares tradicionais muitas vezes não ambos simultaneamente dois extremos de quente e frio, e outras possíveis As soluções, como circuitos de fluidos controlados, não fornecem contraste on / off alto o suficiente, sem mencionar as considerações de custo e peso quando usadas com veículos elétricos.Sua solução é 'um calor passivo, livre de fluidos O regulador pode estabilizar a temperatura da bateria em ambientes extremos de altas e baixas temperaturas. ”Na ausência de qualquer potência ou lógica, o regulador térmico é baseado A temperatura da bateria no solo muda sua condutividade térmica e fornece a função térmica necessária para manter o calor durante o frio e promover o resfriamento durante o calor.
Para conseguir este efeito, eles são design regulador térmico passiva chama características não lineares de dois conceitos chave na regulador térmico convencional. A primeira é uma mudança de fase sólida, que apresenta uma alteração de temperatura em resposta a bom mutação, mas não atinge um alto o suficiente para fora proporção (SR) - isto é, a condutividade térmica do que o estado de comutação - este é o principal regulador do desempenho térmico do segundo recurso de interface térmica é ligada e desligada, a qual SR é muito mais elevada, mas depende da expansão térmica diferencial entre os dois materiais. quando a interface entre os materiais de fechar o fosso, exibe uma forte condutividade térmica não-linear. no entanto, devido ao efeito de expansão térmica aqui é relativamente fraco, o seu design exige Um corpo regulador de calor superdimensionado para completar a abertura e o fechamento da fenda.
Embora os exemplos anteriores parece complicado, mas as suas soluções - que incorpora tanto transformação de fase sólida e o contato térmico interface de condutância - muito simples para atingir seus objetivos de projeto, os pesquisadores feito de nitinol. em uma liga com memória de forma (SMA). nitinol dobrável é um fio de liga de nuel e titio em torno das bordas da placa de topo da operação de condicionamento térmico. arame SMA termina, correspondendo a cada uma o regulador térmico ângulo, uma base ligada à placa de dissipação de calor, conhecido como um material de interface térmica (TIM). parte superior e na parte inferior por um conjunto de quatro molas de controlo obliquamente, um intervalo de ar de 0,5 mm, é formada entre a parte superior e na parte inferior, e o fio SMA sob tensão este define o estado desligado de isolamento térmico.
Quando a bateria é aquecido devido à mudança de fase, a SMA começa a encolher e as duas placas mais próximas. Condutividade térmica muito baixa, o contacto até que as duas placas, este tempo é maior do que a força da força de reacção de arame contracção da mola de polarização, o TIM placa de chapa (inferior) contacto de ajuste de calor (topo), iniciar resfriamento, definida neste caso o protótipo modelo estado ON aqui descrito revela a natureza da interface de passiva regulador térmico.
Para verificar o conceito do princípio de base, a mola de polarização e os fios SMA do estudo para estabelecer um modelo e testá-lo em uma câmara de vácuo, com duas barras de aço inoxidável como uma fonte de calor e o termopar durar mais quente da respectiva parte superior e inferior placa, respectivamente. nos experimentos, o isolamento térmico no estado OFF, provou ser muito boa, mas quando a interface por um muito grande descontinuidade temperatura e em pequenas hastes de aço inoxidável, cada um medindo gradientes de temperatura para confirmar SMA temperatura haste excede a temperatura de transição, a abertura está fechada, a TIM (inferior bar) de aquecimento se nota, este processo de conversão é rapidamente conseguida em cerca de 10 segundos, e a 2070: 1 velocidade de gravação conseguida SR eles observaram que um níquel fio de liga com memória de titânio deve ser ajustado previamente em carga alta tensão, para produzir resposta estável e reprodutível em vários ciclos.
Como prova do conceito é estabelecida, os investigadores começaram a demonstrar este conceito, na prática, dois Panasonic 18650PF LIBs ensanduichado entre placas de alumínio, testado numa câmara ambiental. O desenho aqui utiliza um regulador térmico semelhante concebido para acomodar a bateria tamanho da prótese endovascular, o que requer um longo intervalo entre a teia SMA e o comprimento das placas superior e inferior de cerca de 1 mm. Além disso, a fim de satisfazer os elevados níveis de desempenho, fios espaçadores aerogel camada, e a própria mola LIBs canais são paralelos ao calor Importante: Para comparar o desempenho, os pesquisadores também forneceram dois modelos lineares padrão, 'sempre desligado' e 'sempre ligado', que incluíram a substituição do SMA por fios de aço inoxidável, que foram configurados entre as duas placas. Abertura constante ou contato constante.
Sob as condições experimentais, a partir de -20 ° C (4 ° F; frio) 45 ° C (114 ° F; quente), o bom desempenho regulador térmico, o aquecimento rápido a partir de -20 ° C (4 ° F) a cerca de 20 ° C (68 ° F) para reter o calor da bateria e a bateria é aumentada por um intervalo de ar fator uable é causado por três factores. no outro extremo, um regulador térmico também é muito bom desempenho, a transição para o estado 45 ° C (113 ° F) o aumento da temperatura se limita às letras e 5 ° C (9 ° F). neste teste, o actuador térmico 1000 é fornecida no / desligar ciclo em, os investigadores verificaram que o desempenho é apenas ligeiramente estado reduzido (8,5% reduzir célula A capacidade é de -20 ° C '4 ° F'), enquanto o desempenho no país permanece inalterado.
Como os autores do estudo apontam, ao usar o método de gestão térmica padrão 'always on', o custo de seus reguladores térmicos é mínimo, o que já inclui um dissipador de calor TIM. massa adicional da mola é inferior a 1 g, de nitinol custar cerca de $ 600. 'demonstração pelo módulo de bateria de iões de lítio 18650 comercial composto da bateria mostrou que regulador térmico só retém a produção de calor pela bateria, Pode aumentar a capacidade do clima frio em mais de três vezes. ”Ao mesmo tempo, pode evitar que o módulo sobreaqueça mesmo a uma alta temperatura de 2 graus Celsius.
