Da li hladnoća utiče na solid state baterije?

Kako hladnoća utiče na solid-state baterijei šta se radi po tom pitanju:

Zašto je hladnoća izazov

1. Niža ionska provodljivost

   • Čvrsti elektroliti (keramika, sulfidi, polimeri) oslanjaju se na litijeve ione koji skaču kroz krute kristalne ili polimerne strukture.

   • Na niskim temperaturama, ovo skakanje se usporava, tako daunutrašnji otpor se povećavai pad isporuke snage.

2. Problemi sa interfejsom

   • U čvrstom stanju baterije, kontakt između čvrstog elektrolita i elektroda je ključan.

   • Niske temperature mogu skupljati materijale različitim brzinama, stvarajućimikro-prazninena graničnim površinama → što pogoršava protok iona.

3. Poteškoće s punjenjem

   • Baš kao i kod tečnih litijum-jonskih baterija, punjenje na vrlo niskim temperaturama predstavlja riziklitijumska prevlaka(metalni litijum se formira na anodi).

   • U čvrstom stanju, ovo može biti još štetnije jer dendriti (igličaste naslage litijuma) mogu napuknuti čvrsti elektrolit.

U poređenju sa običnim litijum-jonskim baterijama

• Litijum-jonski tečni elektrolitHladnoća čini tekućinu gušćom (manje provodljivom), smanjujući domet i brzinu punjenja.

• Litijum-jonska baterija u čvrstom stanjuSigurnije na hladnoći (nema smrzavanja/curenja tekućine), alii dalje gubi provodljivostjer čvrste tvari ne prenose ione dobro na niskim temperaturama.

Trenutna rješenja u istraživanju

1. Sulfidni elektroliti

   • Neki čvrsti elektroliti na bazi sulfida održavaju relativno visoku provodljivost čak i ispod 0 °C.

   • Obećavajuće za električna vozila u hladnim regijama.

2. Polimer-keramički hibridi

   • Kombinacija fleksibilnih polimera s keramičkim česticama poboljšava protok iona na niskim temperaturama uz održavanje sigurnosti.

3. Inženjering interfejsa

   • Razvijaju se premazi ili međuslojevi kako bi se kontakt elektrode i elektrolita održao stabilnim tokom temperaturnih promjena.

4. Sistemi predgrijavanja u električnim vozilima

   • Baš kao što današnja električna vozila zagrijavaju tečne baterije prije punjenja, buduća električna vozila sa čvrstim pogonom bi mogla koristititermalno upravljanjekako bi se ćelije održale u njihovom idealnom rasponu (15–35 °C).

Sažetak:
Čvrste baterije zaista su pod utjecajem hladnoće, uglavnom zbog niže ionske provodljivosti i otpora na površini. U tim uvjetima su i dalje sigurnije od tečnih litijum-jonskih baterija, ali...performanse (domet, brzina punjenja, izlazna snaga) mogu značajno pasti ispod 0 °CIstraživači aktivno rade na elektrolitima i dizajnu koji ostaju provodljivi na hladnoći, s ciljem pouzdane upotrebe u električnim vozilima čak i u zimskim klimama.