Utječe li hladnoća na solid state baterije?

Kako hladnoća utječe na solid-state baterijei što se poduzima po tom pitanju:

Zašto je hladnoća izazov

1. Niža ionska vodljivost

   • Čvrsti elektroliti (keramika, sulfidi, polimeri) oslanjaju se na litijeve ione koji skaču kroz krute kristalne ili polimerne strukture.

   • Na niskim temperaturama, ovo skakanje se usporava, tako daunutarnji otpor se povećavai pad isporuke snage.

2. Problemi sa sučeljem

   • U čvrstom stanju baterije, kontakt između čvrstog elektrolita i elektroda je ključan.

   • Niske temperature mogu skupljati materijale različitim brzinama, stvarajućimikro-prazninena granicama površina → što pogoršava protok iona.

3. Poteškoće s punjenjem

   • Baš kao i kod tekućih litij-ionskih baterija, punjenje na vrlo niskim temperaturama riskiralitijeva prevlaka(metalni litij koji se formira na anodi).

   • U čvrstom stanju to može biti još štetnije jer dendriti (igličaste naslage litija) mogu napuknuti čvrsti elektrolit.

U usporedbi s običnim litij-ionskim baterijama

• Tekući elektrolit litij-ionskiHladnoća čini tekućinu gušćom (manje vodljivom), smanjujući domet i brzinu punjenja.

• Litij-ionska baterija u čvrstom stanjuSigurnije na hladnoći (bez smrzavanja/curenja tekućine), alii dalje gubi vodljivostjer krute tvari ne prenose ione dobro na niskim temperaturama.

Trenutna rješenja u istraživanju

1. Sulfidni elektroliti

   • Neki čvrsti elektroliti na bazi sulfida održavaju relativno visoku vodljivost čak i ispod 0 °C.

   • Obećavajuće za električna vozila u hladnim regijama.

2. Polimerno-keramički hibridi

   • Kombiniranje fleksibilnih polimera s keramičkim česticama poboljšava protok iona na niskim temperaturama uz održavanje sigurnosti.

3. Inženjering sučelja

   • Razvijaju se premazi ili međuslojevi kako bi se kontakt elektrode i elektrolita održao stabilnim tijekom temperaturnih promjena.

4. Sustavi predgrijavanja u električnim vozilima

   • Baš kao što današnja električna vozila zagrijavaju tekuće baterije prije punjenja, buduća električna vozila s čvrstim elektromotorima mogla bi koristitiupravljanje toplinomkako bi se stanice održale u idealnom rasponu (15–35 °C).

Sažetak:
Čvrste baterije doista su pod utjecajem hladnoće, uglavnom zbog niže ionske vodljivosti i otpora na granici. U tim su uvjetima i dalje sigurnije od tekućih litij-ionskih baterija, aliperformanse (domet, brzina punjenja, izlazna snaga) mogu znatno pasti ispod 0 °CIstraživači aktivno rade na elektrolitima i dizajnu koji ostaju vodljivi na hladnoći, s ciljem pouzdane upotrebe u električnim vozilima čak i u zimskim klimama.