Le batterie allo stato solido sono influenzate dal freddo?

come il freddo influisce sulle batterie allo stato solidoe cosa si sta facendo al riguardo:

Perché il freddo è una sfida

1. Conduttività ionica inferiore

   • Gli elettroliti solidi (ceramiche, solfuri, polimeri) si basano sugli ioni di litio che saltano attraverso strutture rigide di cristalli o polimeri.

   • A basse temperature, questo saltellamento rallenta, quindi ilaumenta la resistenza internae la potenza erogata diminuisce.

2. Problemi di interfaccia

   • In una batteria allo stato solido, il contatto tra l'elettrolita solido e gli elettrodi è fondamentale.

   • Le basse temperature possono restringere i materiali a velocità diverse, creandomicro-lacunealle interfacce → peggiorando il flusso di ioni.

3. Difficoltà di ricarica

   • Proprio come le batterie agli ioni di litio liquidi, la ricarica a temperature molto basse rischiaplaccatura al litio(litio metallico che si forma sull'anodo).

   • Allo stato solido, questo può essere ancora più dannoso poiché i dendriti (depositi di litio aghiformi) possono rompere l'elettrolita solido.

Rispetto alle normali batterie agli ioni di litio

• Elettrolita liquido agli ioni di litio: Il freddo rende il liquido più denso (meno conduttivo), riducendo l'autonomia e la velocità di ricarica.

• Batteria agli ioni di litio allo stato solido: Più sicuro al freddo (nessun congelamento/perdita di liquido), maperde ancora conduttivitàperché i solidi non trasportano bene gli ioni a basse temperature.

Soluzioni attuali nella ricerca

1. Elettroliti solforati

   • Alcuni elettroliti solidi a base di solfuro mantengono una conduttività relativamente elevata anche al di sotto di 0 °C.

   • Promettente per i veicoli elettrici nelle regioni fredde.

2. Ibridi polimero-ceramica

   • La combinazione di polimeri flessibili con particelle ceramiche migliora il flusso di ioni a basse temperature, mantenendo al contempo la sicurezza.

3. Ingegneria dell'interfaccia

   • Sono in fase di sviluppo rivestimenti o strati tampone per mantenere stabile il contatto elettrodo-elettrolita durante le oscillazioni di temperatura.

4. Sistemi di preriscaldamento nei veicoli elettrici

   • Proprio come i veicoli elettrici di oggi riscaldano le batterie liquide prima di caricarle, i futuri veicoli elettrici allo stato solido potrebbero utilizzaregestione termicaper mantenere le cellule nel loro intervallo ideale (15–35 °C).

Riepilogo:
Le batterie allo stato solido sono effettivamente influenzate dal freddo, principalmente a causa della minore conduttività ionica e della minore resistenza di interfaccia. Sono comunque più sicure degli ioni di litio liquidi in quelle condizioni, male prestazioni (autonomia, velocità di carica, potenza in uscita) possono scendere notevolmente al di sotto di 0 °CI ricercatori stanno lavorando attivamente su elettroliti e progetti che mantengano la conduttività al freddo, con l'obiettivo di garantire un utilizzo affidabile nei veicoli elettrici anche nei climi invernali.