Påvirkes solid state-batterier af kulde?

hvordan kulde påvirker solid state-batterierog hvad der gøres ved det:

Hvorfor kulde er en udfordring

1. Lavere ionledningsevne

   • Faste elektrolytter (keramik, sulfider, polymerer) er afhængige af lithiumioner, der hopper gennem stive krystal- eller polymerstrukturer.

   • Ved lave temperaturer aftager denne hopning, såden indre modstand stigerog strømforsyningen falder.

2. Problemer med grænsefladen

   • I et faststofbatteri er kontakten mellem den faste elektrolyt og elektroderne afgørende.

   • Kolde temperaturer kan krympe materialer med forskellig hastighed, hvilket skabermikrohullerved grænseflader → forværrer ionstrømmen.

3. Opladningsvanskeligheder

   • Ligesom flydende lithium-ion-batterier er der risiko for opladning ved meget lave temperaturerlithiumbelægning(dannelse af metallisk lithium på anoden).

   • I fast tilstand kan dette være endnu mere skadeligt, da dendritter (nålelignende litiumaflejringer) kan revne den faste elektrolyt.

Sammenlignet med almindelige lithium-ion-batterier

• Flydende elektrolyt lithium-ionKulde gør væsken tykkere (mindre ledende), hvilket reducerer rækkevidden og opladningshastigheden.

• Solid-state lithium-ion-batteriSikrere i kulde (ingen væske der fryser/lækker), menmister stadig ledningsevnefordi faste stoffer ikke transporterer ioner godt ved lave temperaturer.

Aktuelle løsninger inden for forskning

1. Sulfidelektrolytter

   • Nogle sulfidbaserede faste elektrolytter opretholder en relativt høj ledningsevne selv under 0 °C.

   • Lovende for elbiler i kolde områder.

2. Polymer-keramiske hybrider

   • Kombinationen af ​​fleksible polymerer med keramiske partikler forbedrer ionstrømmen ved lave temperaturer, samtidig med at sikkerheden opretholdes.

3. Grænsefladeteknik

   • Belægninger eller bufferlag er under udvikling for at holde elektrode-elektrolyt-kontakten stabil under temperatursvingninger.

4. Forvarmningssystemer i elbiler

   • Ligesom nutidens elbiler varmer flydende batterier op før opladning, kan fremtidige solid-state elbiler brugetermisk styringfor at holde cellerne inden for deres ideelle område (15-35 °C).

Oversigt:
Solid state-batterier påvirkes ganske vist af kulde, primært på grund af lavere ionledningsevne og grænseflademodstand. De er stadig sikrere end flydende lithium-ion-batterier under disse forhold, menYdeevnen (rækkevidde, opladningshastighed, effekt) kan falde betydeligt til under 0 °CForskere arbejder aktivt på elektrolytter og design, der forbliver ledende i kulde, med det formål at sikre pålidelig brug i elbiler, selv i vinterklima.