就像金發姑娘和她的粥一樣，鋰離子電池(LIB)在溫度范圍合適（既溫度不太高也不太低）時性能最好。但這是一個巨大的限制因素，當在電動汽車(EVs)中使用LIB時，很多時候溫度變化都很大。LIB在極端的高溫或低溫下性能不佳，這是其向更廣泛使用的電動汽車推廣的一個障礙。正如這項研究的作者要指出的，“在美國的51個大都市地區，20個地區通常冬季經歷極端寒冷，室外溫度低于零下18°C(0°F)，而11個地區(包括之前的20個地區)夏季溫度經常超過38°C(100°F)”。全球主要城市地區也存在著類似的溫度變化，同樣，這也是電動汽車成為一種潛在的可再生能源運輸工具的一個障礙。

然而，在最近發表在NatureEnergy雜志上的一篇論文中，加州大學伯克利分校的一組研究人員報告了一項新的發明，該發明表示當與LIB一起使用時，可以有效地減輕極端溫度的影響。該論文題目是“EfficientthermalmanagementofLi-ionbatterieswithapassiveinterfacialthermalregulatorbasedonashapememoryalloy”，文章詳細介紹了鋰離子電池在不同地點的環境溫度變化方面的實際運行情況，并且同時也考慮了多種因素，如快速充放電電池，這也使得熱管理策略更加復雜。研究人員指出，傳統的熱線性元件通常不能同時處理熱和冷的極端情況，而其他潛在的解決方案，如受控流體回路，不能提供足夠高的開/關對比度，更不用說對電動汽車使用時的成本和重量的考慮。研究人員的解決方案是“采用一種無流體、被動的熱調節器，以在炎熱和寒冷的極端環境中穩定電池溫度。在沒有任何電源的情況下，熱調節器可以根據本地電池溫度切換其熱傳導，并提供所需的熱功能，在冷時保持熱量，在熱時促進冷卻?！?/p>

為了達到預期效果，他們的被動式熱調節器設計借鑒了現有熱調節器概念的兩個關鍵非線性特征。特征中的第一個，固態相變，對溫度變化表現出良好的突變性，但是未能達到足夠高的開關比(SR)，即開/關狀態導熱比，這是熱調節器的主要性能指標。第二個特征，即熱界面的開啟和關閉，具有較高的SR，但是依賴于兩種材料之間的差異熱膨脹。當材料間的界面間隙閉合時，它表現出較強的非線性熱導率。然而，因為這里的熱膨脹效應相對較弱，所以這種設計需要一個過大的熱調節器體來完成間隙的開啟和關閉。

盡管前面的示例聽起來很復雜，但實現固態相變和界面熱接觸導電方面的方法非常簡單。為了達到研究人員的設計目標，研究人員依賴于一種形狀記憶合金（SMA）------由鎳鈦合金制成的柔性鎳/鈦合金導線，繞著放置有LIB的頂部熱調節板的外圍，SMA導線的兩端，對應于熱調節器的每個角落，與底部散熱板，稱為熱界面材料（TIM）。頂板和底板由一組四個偏置彈簧相對地保持，使其頂板和底板之間產生0.5mm的空氣間隙，并且還保持SMA線處于張力狀態。這就是所說的熱絕緣關閉狀態。

隨著電池發熱，SMA經歷相變開始收縮，使兩個板距離更近，直到兩個板接觸，此時線收縮的力大于偏置彈簧的相反力，并且TIM（底部）保持接觸電池（頂部）的熱調節板，開始散熱；這種情況，即為ON狀態。這里所述的原型模型就是被動界面調節器的本質。

為了驗證關于SMA線和偏置彈簧的這一概念的基本原理，研究人員建立了一個模型，在真空室中進行了測試，使用兩個熱電偶不銹鋼棒作為熱源和一個散熱器-這些對應于這里分別是頂板和底板。在該實驗中，OFF狀態下的熱隔離被證明是優異的，如界面處的非常大的溫度不連續性和在每個不銹鋼棒中測量的小溫度梯度所證實的。但是，當上桿溫度超過SMA轉變溫度時，間隙關閉，TIM（下桿）開始顯著升溫。作者指出，這里的切換過程在大約10秒內迅速發生，并且SR達到了2.070：1。他們指出，鎳鈦諾SMA線必須先在較高的應力負荷下進行預處理，然后才能依靠它們通過多次循環產生穩定，可重復的響應。

隨著概念驗證的建立，研究人員開始在實踐中展示這一概念，其中兩個Panasonic18650PFLIB夾在鋁板之間，在環境室中進行測試。這里采用了類似的熱調節器設計，經過修改，以適應支架中電池的尺寸，設計中要求更長的SMA線長度，以及頂板與底板之間約1mm的間隙。此外，為了滿足高水平的性能，導線和彈簧以及LIB本身的平行熱路徑與氣凝膠毯的隔離是至關重要的。為了比較性能，研究人員還提供了兩種標準線性模型，“始終關閉”和“始終開啟”，也就是用不銹鋼線替換在兩個板之間保持恒定間隙或恒定接觸的SMA線。

在-20°C（-4°F；非常冷）至45°C（114°F；非常熱）的實驗條件下，熱調節器表現良好，從-20°C（-4°F）快速升溫，溫度保持在20°C（68°F）左右，由于保留的氣隙，電池熱量增加，電池的使用系數增加了三倍。在相反的極端情況下，熱調節器也表現出色，在45°C（113°F）左右過渡到ON狀態，此后LIB中的溫度上升限制在5°C（9°F）。在通過1000個開/關循環測試該熱調節器后，研究人員發現OFF狀態性能稍微降低（在-20°C[-4°F]時電池容量減少8.5％）而ON狀態表現保持不變。

正如研究作者所指出的那樣，當使用標準的“始終開啟”熱管理方法時，其熱調節器的成本很低，而這種方法已經包括TIM散熱器。其中SMA和偏置彈簧的附加質量小于1克，鎳鈦諾線的成本約為6美元。“使用由商用18650鋰離子電池組成的電池模塊的演示表明，這種熱調節器只需保留電池自身產生的熱量，即可將冷天氣容量提高三倍以上，同時還可防止模塊過熱而導致過熱現象，即使在高2C放電率下也會出現這種情況?！毖芯咳藛T總結說。