Ĉu solidstataj baterioj estas trafitaj de malvarmo?

kiel malvarmo influas solidstatajn bateriojnkaj kio estas farata pri tio:

Kial malvarmo estas defio

1. Pli malalta jona konduktiveco

   • Solidaj elektrolitoj (ceramikaĵoj, sulfidoj, polimeroj) dependas de litiaj jonoj saltantaj tra rigidaj kristalaj aŭ polimeraj strukturoj.

   • Ĉe malaltaj temperaturoj, ĉi tiu saltetado malrapidiĝas, do lainterna rezisto pliiĝaskaj potenco-liverado falas.

2. Interfacaj problemoj

   • En solidstata baterio, la kontakto inter la solida elektrolito kaj elektrodoj estas decida.

   • Malvarmaj temperaturoj povas ŝrumpi materialojn je malsamaj rapidecoj, kreantemikro-interspacojĉe interfacoj → plimalbonigante jonfluon.

3. Ŝarĝa malfacilaĵo

   • Same kiel likvaj litio-jonaj baterioj, ŝargado je tre malaltaj temperaturoj riskaslitio-tegaĵo(metala litio formiĝas sur la anodo).

   • En solida stato, tio povas esti eĉ pli damaĝa, ĉar dendritoj (pinglosimilaj litiaj deponaĵoj) povas fendi la solidan elektroliton.

Kompare kun ordinara litio-jona

• Likva elektrolito litio-jonaMalvarmo igas la likvaĵon pli densa (malpli konduktiva), reduktante la atingon kaj ŝargan rapidon.

• Solidstata litio-jonaPli sekura en malvarmo (neniu likva frostiĝo/elfluo), sedankoraŭ perdas konduktiveconĉar solidoj ne bone transportas jonojn je malaltaj temperaturoj.

Nunaj solvoj en esplorado

1. Sulfidaj elektrolitoj

   • Kelkaj sulfid-bazitaj solidaj elektrolitoj tenas relative altan konduktivecon eĉ sub 0 °C.

   • Promesplena por elektraj veturiloj en malvarmaj regionoj.

2. Polimero-ceramikaj hibridoj

   • Kombini flekseblajn polimerojn kun ceramikaj partikloj plibonigas jonfluon je malaltaj temperaturoj samtempe konservante sekurecon.

3. Interfaca inĝenierado

   • Tegaĵoj aŭ bufrotavoloj estas disvolvataj por teni elektrodo-elektrolito-kontakton stabila dum temperaturŝanĝiĝoj.

4. Antaŭvarmigsistemoj en elektraj veturiloj

   • Same kiel hodiaŭaj elektraj veturiloj varmigas likvajn bateriojn antaŭ ŝargado, estontaj solidstataj elektraj veturiloj eble uzostermika administradopor teni la ĉelojn en ilia ideala temperaturo (15–35 °C).

Resumo:
Solidstataj baterioj efektive estas trafitaj de malvarmo, ĉefe pro pli malalta jona konduktiveco kaj interfaca rezisto. Ili estas ankoraŭ pli sekuraj ol likvaj litio-jonaj baterioj en tiuj kondiĉoj, sedrendimento (distanco, ŝarga rapideco, povumo) povas fali signife sub 0 °CEsploristoj aktive laboras pri elektrolitoj kaj dezajnoj, kiuj restas konduktivaj en la malvarmo, celante fidindan uzon en elektraj veturiloj eĉ en vintraj klimatoj.