A hideg hatással van a szilárdtest akkumulátorokra?

Hogyan hat a hideg a szilárdtest akkumulátorokraés mit tesznek ez ügyben:

Miért jelent kihívást a hideg?

1. Alacsonyabb ionvezető képesség

   • A szilárd elektrolitok (kerámiák, szulfidok, polimerek) a lítiumionokra támaszkodnak, amelyek merev kristály- vagy polimer szerkezeteken ugrálnak át.

   • Alacsony hőmérsékleten ez az ugrás lelassul, így abelső ellenállás növekszikés a teljesítményleadás csökken.

2. Interfészproblémák

   • Egy szilárdtest akkumulátorban kulcsfontosságú a szilárd elektrolit és az elektródák közötti érintkezés.

   • A hideg hőmérséklet eltérő mértékben zsugoríthatja az anyagokat, amimikrorésekhatárfelületeken → rontja az ionáramlást.

3. Töltési nehézség

   • A folyékony lítium-ion akkumulátorokhoz hasonlóan a nagyon alacsony hőmérsékleten történő töltés is kockázatoslítium bevonat(fém lítium képződik az anódon).

   • Szilárd állapotban ez még károsabb lehet, mivel a dendritek (tűszerű lítiumlerakódások) megrepeszthetik a szilárd elektrolitot.

A hagyományos lítium-ion akkumulátorokhoz képest

• Folyékony elektrolit lítium-ionA hideg sűrűbbé (kevésbé vezetővé) teszi a folyadékot, ami csökkenti a hatótávolságot és a töltési sebességet.

• Szilárdtest lítium-ionBiztonságosabb hidegben (a folyadék nem fagy meg/szivárog), demégis elveszíti a vezetőképességétMivel a szilárd anyagok alacsony hőmérsékleten nem szállítják jól az ionokat.

Jelenlegi megoldások a kutatásban

1. Szulfid elektrolitok

   • Néhány szulfid alapú szilárd elektrolit viszonylag magas vezetőképességet tart fenn még 0 °C alatt is.

   • Ígéretes az elektromos járművek számára hideg régiókban.

2. Polimer-kerámia hibridek

   • A rugalmas polimerek kerámia részecskékkel való kombinálása javítja az ionáramlást alacsony hőmérsékleten, miközben megőrzi a biztonságot.

3. Interfésztervezés

   • Bevonatokat vagy pufferrétegeket fejlesztenek, hogy az elektróda és az elektrolit érintkezése stabil maradjon a hőmérséklet-ingadozások során.

4. Elektromos járművek előmelegítő rendszerei

   • Ahogy a mai elektromos járművek felmelegítik a folyékony akkumulátorokat töltés előtt, a jövőbeli szilárdtest elektromos járművek is használhatnakhőkezeléshogy a sejteket ideális hőmérsékleten (15–35 °C) tartsuk.

Összefoglalás:
A szilárdtest akkumulátorokat valóban befolyásolja a hideg, főként az alacsonyabb ionvezető képesség és a határfelületi ellenállás miatt. Ilyen körülmények között még mindig biztonságosabbak, mint a folyékony lítium-ion akkumulátorok, dea teljesítmény (hatótávolság, töltési sebesség, teljesítmény) jelentősen csökkenhet 0 °C aláA kutatók aktívan dolgoznak olyan elektrolitokon és olyan terveken, amelyek hidegben is vezetőképesek maradnak, azzal a céllal, hogy téli éghajlaton is megbízhatóan használhatók legyenek elektromos járművekben.