શું સોલિડ સ્ટેટ બેટરી ઠંડીથી પ્રભાવિત થાય છે?

ઠંડી સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીને કેવી રીતે અસર કરે છેઅને તેના વિશે શું કરવામાં આવી રહ્યું છે:

ઠંડી કેમ એક પડકાર છે?

1. ઓછી આયનીય વાહકતા

   • ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ (સિરામિક્સ, સલ્ફાઇડ્સ, પોલિમર) કઠોર સ્ફટિક અથવા પોલિમર માળખાંમાંથી પસાર થતા લિથિયમ આયનો પર આધાર રાખે છે.

   • નીચા તાપમાને, આ કૂદકો ધીમો પડી જાય છે, તેથીઆંતરિક પ્રતિકાર વધે છેઅને પાવર ડિલિવરી ઘટી જાય છે.

2. ઇન્ટરફેસ સમસ્યાઓ

   • સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીમાં, સોલિડ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અને ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેનો સંપર્ક મહત્વપૂર્ણ છે.

   • ઠંડા તાપમાન વિવિધ દરે સામગ્રીને સંકોચાઈ શકે છે, જેનાથીસૂક્ષ્મ-અવકાશઇન્ટરફેસ પર → આયન પ્રવાહને વધુ ખરાબ બનાવે છે.

3. ચાર્જિંગમાં મુશ્કેલી

   • પ્રવાહી લિથિયમ-આયન બેટરીની જેમ, ખૂબ ઓછા તાપમાને ચાર્જ કરવાથી જોખમ રહેલું છેલિથિયમ પ્લેટિંગ(એનોડ પર ધાતુ લિથિયમ બનતું).

   • ઘન સ્થિતિમાં, આ વધુ નુકસાનકારક હોઈ શકે છે કારણ કે ડેંડ્રાઇટ્સ (સોય જેવા લિથિયમ થાપણો) ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટને તોડી શકે છે.

નિયમિત લિથિયમ-આયનની તુલનામાં

• પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ લિથિયમ-આયન: ઠંડી પ્રવાહીને જાડું (ઓછું વાહક) બનાવે છે, જેનાથી રેન્જ અને ચાર્જિંગ ઝડપ ઓછી થાય છે.

• સોલિડ-સ્ટેટ લિથિયમ-આયન: ઠંડીમાં વધુ સુરક્ષિત (પ્રવાહી થીજી જતું નથી/લીક થતું નથી), પરંતુહજુ પણ વાહકતા ગુમાવે છેકારણ કે ઘન પદાર્થો ઓછા તાપમાને આયનોનું સારી રીતે પરિવહન કરતા નથી.

સંશોધનમાં વર્તમાન ઉકેલો

1. સલ્ફાઇડ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ

   • કેટલાક સલ્ફાઇડ આધારિત ઘન ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ 0 °C થી નીચે પણ પ્રમાણમાં ઊંચી વાહકતા જાળવી રાખે છે.

   • ઠંડા પ્રદેશોમાં EV માટે આશાસ્પદ.

2. પોલિમર-સિરામિક હાઇબ્રિડ

   • સિરામિક કણો સાથે લવચીક પોલિમરનું મિશ્રણ સલામતી જાળવી રાખીને ઓછા તાપમાને આયન પ્રવાહમાં સુધારો કરે છે.

3. ઇન્ટરફેસ એન્જિનિયરિંગ

   • તાપમાનમાં ફેરફાર દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોડ-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સંપર્ક સ્થિર રાખવા માટે કોટિંગ્સ અથવા બફર સ્તરો વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે.

4. EV માં પ્રી-હીટિંગ સિસ્ટમ્સ

   • જેમ આજના EVs ચાર્જ કરતા પહેલા પ્રવાહી બેટરીને ગરમ કરે છે, તેવી જ રીતે ભવિષ્યના સોલિડ-સ્ટેટ EVs ઉપયોગ કરી શકે છેથર્મલ મેનેજમેન્ટકોષોને તેમની આદર્શ શ્રેણી (૧૫-૩૫ °સે) માં રાખવા માટે.

સારાંશ:
સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ ખરેખર ઠંડીથી પ્રભાવિત થાય છે, મુખ્યત્વે ઓછી આયન વાહકતા અને ઇન્ટરફેસ પ્રતિકારને કારણે. તે પરિસ્થિતિઓમાં તે હજુ પણ પ્રવાહી લિથિયમ-આયન કરતાં વધુ સુરક્ષિત છે, પરંતુકામગીરી (શ્રેણી, ચાર્જ દર, પાવર આઉટપુટ) 0 °C થી નોંધપાત્ર રીતે નીચે આવી શકે છે. સંશોધકો ઠંડા હવામાનમાં પણ ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં વિશ્વસનીય ઉપયોગ થાય તે માટે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અને ડિઝાઇન પર સક્રિયપણે કામ કરી રહ્યા છે.