고체 배터리는 추위에 영향을 받나요?

추위가 고체 배터리에 미치는 영향그리고 이에 대해 어떤 조치가 취해지고 있습니까?

추위가 어려운 이유는 무엇일까요?

1. 이온 전도도가 낮음

   • 고체 전해질(세라믹, 황화물, 고분자)은 리튬 이온이 단단한 결정 또는 고분자 구조를 통해 이동하는 원리에 기반합니다.

   • 온도가 낮아지면 이러한 도약 속도가 느려지므로,내부 저항이 증가합니다그리고 전력 공급이 감소합니다.

2. 인터페이스 문제

   • 고체 전지에서 고체 전해질과 전극 사이의 접촉은 매우 중요합니다.

   • 저온에서는 재료가 서로 다른 속도로 수축할 수 있습니다.미세 간극계면에서 → 이온 흐름을 악화시킵니다.

3. 충전 문제

   • 액체 리튬 이온 배터리와 마찬가지로, 매우 낮은 온도에서 충전하면 위험이 따릅니다.리튬 도금(음극에 금속 리튬이 형성됨).

   • 고체 상태에서는 수지상 결정(바늘 모양의 리튬 침전물)이 고체 전해질을 균열시킬 수 있기 때문에 손상이 더욱 심각할 수 있습니다.

일반 리튬 이온 배터리와 비교했을 때

• 액체 전해질 리튬 이온온도가 낮아지면 액체가 걸쭉해져(전도율이 낮아져) 주행 가능 거리와 충전 속도가 감소합니다.

• 고체 리튬 이온추운 곳에서 더 안전합니다 (액체가 얼거나 새지 않음).여전히 전도성을 잃습니다.고체는 저온에서 이온을 잘 전달하지 못하기 때문입니다.

현재 연구 분야의 해결책

1. 황화물 전해질

   • 일부 황화물 기반 고체 전해질은 0°C 이하에서도 비교적 높은 전도도를 유지합니다.

   • 추운 지역에서 전기차의 미래가 밝다.

2. 고분자-세라믹 하이브리드

   • 유연한 고분자와 세라믹 입자를 결합하면 안전성을 유지하면서 저온에서 이온 흐름이 향상됩니다.

3. 인터페이스 엔지니어링

   • 온도 변화 동안 전극-전해질 접촉을 안정적으로 유지하기 위해 코팅 또는 완충층이 개발되고 있습니다.

4. 전기차용 예열 시스템

   • 오늘날의 전기차가 충전 전에 액체 배터리를 예열하는 것처럼, 미래의 고체 배터리 전기차도 예열 방식을 사용할 수 있습니다.열 관리세포를 이상적인 온도 범위(15~35°C)로 유지하기 위해서입니다.

요약:
고체 배터리는 이온 전도도 저하 및 계면 저항 증가로 인해 저온에 영향을 받습니다. 하지만 이러한 환경에서도 액체 리튬 이온 배터리보다는 안전합니다.성능(주행 거리, 충전 속도, 출력)은 0°C 이하에서 크게 저하될 수 있습니다.연구원들은 추운 날씨에도 전도성을 유지하는 전해질과 설계에 적극적으로 연구하고 있으며, 이를 통해 겨울철에도 전기차에서 안정적으로 사용할 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있습니다.