Kas külm mõjutab tahkisakusid?

Kuidas külm mõjutab tahkisakusidja mida sellega ette võetakse:

Miks külm on väljakutse

1. Madalam ioonjuhtivus

   • Tahked elektrolüüdid (keraamika, sulfiidid, polümeerid) tuginevad liitiumioonidele, mis hüppavad läbi jäikade kristall- või polümeerstruktuuride.

   • Madalatel temperatuuridel see hüplemine aeglustub, mistõttusisemine takistus suurenebja energiatarne langeb.

2. Liidese probleemid

   • Tahkispatarei puhul on tahke elektrolüüdi ja elektroodide vaheline kontakt ülioluline.

   • Külmad temperatuurid võivad materjale erineva kiirusega kokku tõmbuda, tekitadesmikrolüngadliidestel → halvendab ioonide voogu.

3. Laadimisraskused

   • Nii nagu vedelate liitiumioonakude puhul, on ka väga madalatel temperatuuridel laadimine ohtlikliitiumkate(anoodil moodustub metalliline liitium).

   • Tahkis olekus võib see olla veelgi kahjulikum, kuna dendriidid (nõelataolised liitiumiladestused) võivad tahket elektrolüüti lõhkuda.

Võrreldes tavalise liitiumioonakudega

• Vedel elektrolüüt liitiumioonakuKülm muudab vedeliku paksemaks (vähem juhtivaks), vähendades ulatust ja laadimiskiirust.

• Tahkis-liitiumioonakuOhutum külmas (vedelik ei külmu ega leki), agakaotab ikkagi juhtivustsest tahked ained ei transpordi ioone madalal temperatuuril hästi.

Praegused lahendused uuringutes

1. Sulfiidelektrolüüdid

   • Mõned sulfiidipõhised tahked elektrolüüdid säilitavad suhteliselt kõrge juhtivuse isegi alla 0 °C.

   • Paljulubav elektriautode jaoks külmades piirkondades.

2. Polümeer-keraamilised hübriidid

   • Paindlike polümeeride ja keraamiliste osakeste kombineerimine parandab ioonide voogu madalatel temperatuuridel, säilitades samal ajal ohutuse.

3. Liidesetehnika

   • Katteid või puhverkihte arendatakse elektroodi ja elektrolüüdi kontakti stabiilsena hoidmiseks temperatuurikõikumiste ajal.

4. Elektrisõidukite eelsoojendussüsteemid

   • Nii nagu tänapäeva elektrisõidukid soojendavad enne laadimist vedelkütuse akusid, võivad tulevased tahkis-elektrisõidukid kasutadatermiline haldaminehoida rakke ideaalses temperatuurivahemikus (15–35 °C).

Kokkuvõte:
Külm mõjutab tõepoolest tahkisakusid, peamiselt madalama ioonjuhtivuse ja liidese takistuse tõttu. Sellistes tingimustes on nad siiski ohutumad kui vedelad liitiumioonakud, kuidjõudlus (ulatus, laadimiskiirus, väljundvõimsus) võib langeda oluliselt alla 0 °CTeadlased töötavad aktiivselt elektrolüütide ja konstruktsioonide kallal, mis säilitavad juhtivuse külmas, eesmärgiga tagada usaldusväärne kasutamine elektriautodes isegi talvises kliimas.