Влияят ли твърдотелните батерии на студа?

Как студът влияе на твърдотелните батериии какво се прави по въпроса:

Защо студът е предизвикателство

1. По-ниска йонна проводимост

   • Твърдите електролити (керамика, сулфиди, полимери) разчитат на литиеви йони, прескачащи през твърди кристални или полимерни структури.

   • При ниски температури това подскачане се забавя, така чевътрешното съпротивление се увеличаваи спадове в подаването на мощност.

2. Проблеми с интерфейса

   • В твърдотелни батерии контактът между твърдия електролит и електродите е от решаващо значение.

   • Ниските температури могат да свиват материалите с различна скорост, създавайкимикро-пролукина интерфейсите → влошаване на йонния поток.

3. Трудност при зареждане

   • Точно както при течните литиево-йонни батерии, зареждането при много ниски температури е рисковолитиево покритие(образуване на метален литий върху анода).

   • В твърдо състояние това може да бъде още по-вредно, тъй като дендритите (игловидни литиеви отлагания) могат да разрушат твърдия електролит.

В сравнение с обикновената литиево-йонна батерия

• Течен електролит литиево-йоненСтудът прави течността по-гъста (по-малко проводима), намалявайки обхвата и скоростта на зареждане.

• Литиево-йонна батерия в твърдо състояниеПо-безопасно при студ (без замръзване/изтичане на течност), новсе още губи проводимостзащото твърдите вещества не пренасят добре йони при ниски температури.

Актуални решения в научните изследвания

1. Сулфидни електролити

   • Някои твърди електролити на основата на сулфид поддържат относително висока проводимост дори под 0 °C.

   • Перспективно за електрически превозни средства в студени региони.

2. Полимерно-керамични хибриди

   • Комбинирането на гъвкави полимери с керамични частици подобрява йонния поток при ниски температури, като същевременно се запазва безопасността.

3. Интерфейсно инженерство

   • Разработват се покрития или буферни слоеве, които поддържат стабилен контакт между електрода и електролита по време на температурни колебания.

4. Системи за предварително подгряване в електрическите превозни средства

   • Точно както днешните електромобили загряват течните батерии преди зареждане, бъдещите електромобили с твърдотелни батерии може да използватуправление на температуратаза да се поддържат клетките в идеалния им диапазон (15–35 °C).

Резюме:
Твърдотелните батерии наистина са засегнати от студа, главно поради по-ниската йонна проводимост и съпротивление на интерфейса. Те все още са по-безопасни от течните литиево-йонни при тези условия, нопроизводителността (пробег, скорост на зареждане, изходна мощност) може да падне значително под 0 °CИзследователите активно работят върху електролити и конструкции, които остават проводими в студа, целящи надеждна употреба в електрически превозни средства дори в зимен климат.