مانند یک دختر بلوند و فرنی او، باتری لیتیوم یون بهترین زمانی است که محدوده دما درست است - نه خیلی گرم و یا خیلی سرد است. اما این عامل مهمی است که با استفاده از یک باتری لیتیوم یون در برق در بسیاری از نقاط، اتومبیل ها (EVs) به شدت در درجه حرارت بسیار متفاوت هستند. باتری های لیتیوم یون در دماهای بالا و پایین بسیار خوب عمل نمی کنند، که مانع انتقال به وسیع تر وسایل الکتریکی می شود. نویسندگان این مقاله خاطرنشان کردند " در مناطق 51 شهری در ایالات متحده، 20 منطقه به طور معمول روزهای بسیار سرد زیر -18 درجه سانتی گراد (0 درجه فارنهایت) را تجربه می کنند، در حالی که درجه حرارت تابستان در 11 منطقه (از جمله 20) اغلب از 38 درجه سانتیگراد (100 درجه فارنهایت) تغییرات دما به طور خاص در مناطق بزرگ شهری در سراسر جهان وجود دارد و این نیز مانع از استفاده از وسایل نقلیه الکتریکی به عنوان یک راه حل مناسب برای انتقال انرژی تجدیدپذیر می شود.
با این حال، به تازگی در "انرژی طبیعی" از مقاله منتشر شده، یک گروه از محققان در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی گزارش یک اختراع جدید، که انتظار می رود زمانی که در رابطه با یک باتری لیتیوم یون استفاده می شود، به طور موثر کاهش افراط و حرارت تحت تاثیر قرار، مقاله خود را تحت عنوان "لیتیوم بالا باتری یون رابط مدیریت حرارتی با تنظیم حرارتی منفی بر مبنای یک آلیاژ حافظه دار، 'تغییرات در چشم انداز معاصر و جزئیات عملیاتی از اشعار دمای محیط در مناطق مختلف، بلکه در دیگر عوامل مداخله گر، مانند جدید MAGANG سلول سه سوزش، روند بهبود خاکستر خشک و استراتژی شارژ سریع مدیریت حرارتی بیشتر پیچیده است. آنها اشاره کرد که عناصر حرارتی خطی سنتی اغلب نه هر دو به طور همزمان دو افراط و سرد و گرم، و دیگر امکان راه حل مانند مدار مایع کنترل، نمی تواند ارائه به اندازه کافی بالا روشن / خاموش در مقابل، زمانی که با وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می شود، به ذکر هزینه و وزن ملاحظات است. راه حل خود را غیر مایع، گرما غیر فعال است تنظیم کننده، در دمای بالا و پایین می تواند محیط های افراطی درجه حرارت پایدار از باتری است. 'بدون هیچ منبع تغذیه و یا مورد منطق، زمانی که تنظیم کننده های حرارتی بر اساس تغییر به هدایت حرارتی دمای باتری، و توابع به ارائه مورد نظر حرارتی، گرما در سرما برگزار می شود که داغ تسهیل خنک کننده.
برای رسیدن به این اثر، آنها منفعل طراحی رگولاتور حرارتی تساوی ویژگی های غیر خطی از دو مفهوم کلیدی در تنظیم حرارتی مرسوم در. اولین تغییر فاز جامد، که یک تغییر درجه حرارت در پاسخ به خوب است جهش، اما نمی رسد به اندازه کافی بالا خاموش نسبت (SR) - یعنی هدایت حرارتی از دولت سوئیچینگ - این تنظیم کننده اصلی از عملکرد حرارتی از ویژگی های رابط حرارتی دوم به روشن و خاموش، که SR است بسیار بالاتر است، اما بستگی به انبساط حرارتی دیفرانسیل بین دو ماده. زمانی که رابط بین مواد بستن شکاف، نمایشگاه هدایت حرارتی غیر خطی قوی است. با این حال، با توجه به اثر انبساط حرارتی در اینجا نسبتا ضعیف، این طرح نیاز به بدن بیش از حد تنظیم کننده حرارتی برای تکمیل باز و بسته شدن شکاف.
اگر چه نمونه های قبلی صدا پیچیده است، راه حل آنها - که شامل دو جنبه از انتقال فاز حالت جامد و ارتباط هدایت گرمائی بین فاز است - بسیار ساده است. برای رسیدن به اهداف طراحی خود، محققان از نیتینول استفاده می کنند. به یک آلیاژ حافظه دار (SMA). نیتینول با قابلیت خم یک سیم آلیاژ نیکل تیتانیوم در اطراف لبه های صفحه بالا از عملیات تهویه حرارتی است. سیم SMA به پایان می رسد، مربوط به هر یک از تنظیم کننده های حرارتی زاویه، پایگاه های متصل به صفحه اتلاف حرارت، شناخته شده به عنوان یک ماده واسط حرارتی (TIM). بالا و پایین توسط مجموعه ای از چهار چشمه کنترل مورب، یک شکاف هوا از 0.5 میلی متر بین بالا و پایین، و سیم SMA تحت تنش تشکیل این حالت قطع اتصال عایق را تعریف می کند.
هنگامی که باتری به دلیل تغییر فاز گرم است، SMA شروع به کوچک شدن و دو صفحه به هم نزدیک. هدایت حرارتی بسیار کم، تماس تا دو صفحه، این بار بیشتر از نیروی سیم انقباض نیروی واکنش از بهار بایاس از TIM است صفحه (پایین) تماس تعدیل حرارتی صفحه (بالا)، شروع خنک کننده، تعریف شده در این مورد در نمونه اولیه مدل حالت در اینجا توضیح ماهیت رابط منفعل تنظیم کننده حرارتی را نشان می دهد.
به منظور بررسی مفهوم اصل اساسی، بهار تعصب و سیم SMA از مطالعه برای ایجاد یک مدل و تست آن در یک محفظه خلاء، با دو میله فولاد ضد زنگ به عنوان منبع حرارت و ترموکوبل گرم دوام بیاورید بالای مربوطه و پایین صفحه بود. در آزمایش، ایزولاسیون حرارتی در حالت خاموش، ثابت می شود بسیار خوب است، اما زمانی که رابط های ناپیوستگی دمای بسیار بزرگ و در کوچک میله فولاد ضد زنگ هر اندازه گیری گرادیان دمایی به اعلام SMA دمای میله بیش از دمای انتقال، شکاف بسته است، TIM (نوار پایین) گرمایش از توجه داشته باشید، این فرایند تبدیل به سرعت در حدود 10 ثانیه انجام می شود، و در 2070: 1 سرعت ضبط SR دارند که به ذکر است که نیکل سیمهای آلومینیوم حافظه تیتانیوم باید تحت فشارهای شدید بالا برای تهیه یک پاسخ پایدار و قابل تکرار در طول چرخه های بسیاری تهیه شوند.
به عنوان اثبات مفهوم ایجاد شده است، محققان شروع به نشان دادن این مفهوم، در عمل، دو پاناسونیک 18650PF LIBS ساندویچ بین صفحات آلومینیوم، تست شده در یک محفظه زیست محیطی است. طراحی در اینجا با استفاده از یک تنظیم کننده حرارتی مشابه طراحی شده به جای باتری اندازه استنت، که نیاز به یک شکاف دیگر بین سیم SMA و طول صفحات بالا و پایین در حدود 1 میلی متر. علاوه بر این، به منظور دیدار با سطح بالایی از عملکرد، سیم فضا آئروژل لایه، و بهار خود را LIBS کانال های موازی به گرما هستند مهم این است که برای مقایسه عملکرد، محققان همچنین دو مدل خطی استاندارد ارائه دادند: «همیشه OFF» و «همیشه ON»، که شامل جایگزینی SMA با سیمهای فولادی ضد زنگ بود که بین دو صفحه پیکربندی شده بود. فاصله ثابت یا تماس دائمی.
تحت شرایط آزمایشگاهی از -20 درجه سانتی گراد (4 ° F؛ سرد) 45 درجه سانتی گراد (114 درجه فارنهایت؛ گرم)، عملکرد خوب تنظیم کننده حرارتی، گرم شدن سریع از -20 درجه سانتی گراد (4 ° F) به مورد 20 ° C (68 ° F) برای حفظ گرما از باتری و باتری را با یک شکاف هوا عامل uable است سه عامل باعث افزایش یافته است. از سویی دیگر، یک تنظیم کننده حرارتی است عملکرد بسیار خوب، انتقال به حالت 45 درجه سانتی گراد (113 ° F) افزایش درجه حرارت به شعر محدود و 5 ° C (9 ° F). در این آزمون محرک حرارتی 1000 در / خاموش چرخه ارائه شده، محققان دریافتند که عملکرد تنها به مقدار کمی دولت را کاهش داد (8.5٪ سلول کاهش ظرفیت -20 ° C '4 ° F')، در حالی که عملکرد در کشور باقی می ماند بدون تغییر.
همانطور که نویسندگان این مقاله اشاره می کنند، هنگام استفاده از روش استاندارد "همیشه بر روی" مدیریت حرارتی، هزینه تنظیم کننده های حرارتی آنها حداقل است، که در حال حاضر شامل یک گرمایش TIM است. SMA و تعصب جرم اضافی از بهار است کمتر از 1 گرم، نیتینول حدود 600. $ 'تظاهرات توسط 18650 لیتیوم ماژول باتری یون تجاری متشکل از باتری هزینه نشان داد که تنظیم کننده حرارتی تنها تولید حرارت توسط باتری را حفظ، این می تواند ظرفیت هوای سرد را بیش از سه بار افزایش دهد. در عین حال، می تواند ماژول را از گرمای بیش از حد جلوگیری کند حتی در دمای بالا 2 درجه سانتیگراد.
