Jsou polovodičové baterie ovlivněny chladem?

Jak chlad ovlivňuje polovodičové bateriea co se s tím dělá:

Proč je zima výzvou

1. Nižší iontová vodivost

   • Pevné elektrolyty (keramika, sulfidy, polymery) se spoléhají na to, že lithiové ionty přeskakují přes tuhé krystalové nebo polymerní struktury.

   • Při nízkých teplotách se toto poskakování zpomaluje, takževnitřní odpor se zvyšujea poklesy dodávky energie.

2. Problémy s rozhraním

   • U polovodičové baterie je kontakt mezi pevným elektrolytem a elektrodami klíčový.

   • Nízké teploty mohou smršťovat materiály různou rychlostí, což vytvářímikromezeryna rozhraních → zhoršení toku iontů.

3. Potíže s nabíjením

   • Stejně jako u tekutých lithium-iontových baterií existuje riziko nabíjení při velmi nízkých teplotách.lithiové pokovování(tvorba kovového lithia na anodě).

   • V pevném stavu to může být ještě škodlivější, protože dendrity (jehličkovité usazeniny lithia) mohou narušit pevný elektrolyt.

Ve srovnání s běžnou lithium-iontovou baterií

• Lithium-iontový tekutý elektrolytChlad způsobuje, že kapalina houstne (méně vodivá), což snižuje dojezd a rychlost nabíjení.

• Lithium-iontová baterie v pevné fáziBezpečnější v chladném počasí (bez zamrznutí/úniku kapaliny), alestále ztrácí vodivostprotože pevné látky při nízkých teplotách špatně přenášejí ionty.

Aktuální řešení ve výzkumu

1. Sulfidové elektrolyty

   • Některé pevné elektrolyty na bázi sulfidů si udržují relativně vysokou vodivost i pod 0 °C.

   • Slibné pro elektromobily v chladných oblastech.

2. Polymer-keramické hybridy

   • Kombinace flexibilních polymerů s keramickými částicemi zlepšuje tok iontů při nízkých teplotách a zároveň zachovává bezpečnost.

3. Rozhraní inženýrství

   • Vyvíjejí se povlaky nebo nárazníkové vrstvy, které udržují kontakt mezi elektrodou a elektrolytem stabilní během teplotních výkyvů.

4. Předehřívací systémy v elektromobilech

   • Stejně jako dnešní elektromobily zahřívají kapalné baterie před nabíjením, budoucí elektromobily s pevným skupenstvím mohou používattepelné řízeníaby se buňky udržely v ideálním rozmezí (15–35 °C).

Shrnutí:
Polovodičové baterie jsou skutečně ovlivněny chladem, hlavně kvůli nižší iontové vodivosti a mezifázovému odporu. V těchto podmínkách jsou stále bezpečnější než kapalné lithium-iontové baterie, alevýkon (dojezd, rychlost nabíjení, výstupní výkon) může výrazně klesnout pod 0 °CVýzkumníci aktivně pracují na elektrolytech a návrzích, které zůstanou vodivé i v chladu, s cílem spolehlivě je používat v elektromobilech i v zimním podnebí.