고체 전지는 추위에 영향을 받나요?

추위가 고체 배터리에 미치는 영향그리고 이에 대해 어떤 조치가 취해지고 있는가:

추위가 왜 도전인가

1. 낮은 이온 전도도

   • 고체 전해질(세라믹, 황화물, 폴리머)은 단단한 결정이나 폴리머 구조를 통해 리튬 이온이 이동하는 데 의존합니다.

   • 낮은 온도에서는 이러한 호핑이 느려지므로내부 저항이 증가하다그리고 전력 공급이 감소합니다.

2. 인터페이스 문제

   • 고체 배터리에서는 고체 전해질과 전극 사이의 접촉이 매우 중요합니다.

   • 낮은 온도는 재료를 다른 속도로 수축시켜미세 갭인터페이스에서 → 이온 흐름이 악화됨.

3. 충전 어려움

   • 액체 리튬 이온 배터리와 마찬가지로 매우 낮은 온도에서 충전하면 위험이 있습니다.리튬 도금(양극에 금속 리튬이 형성됨).

   • 고체 상태에서는 수지상 결정(바늘 모양의 리튬 침전물)이 고체 전해질을 깨뜨릴 수 있으므로 피해가 더 클 수 있습니다.

일반 리튬이온과 비교

• 액체 전해질 리튬 이온: 차가워지면 액체가 더 걸쭉해지고(전도성이 떨어짐) 충전 범위와 속도가 줄어듭니다.

• 고체 리튬 이온: 추위에 더 안전합니다(액체 동결/누출 없음), 그러나여전히 전도성을 잃다고체는 낮은 온도에서는 이온을 잘 전달하지 못하기 때문입니다.

현재 연구중인 솔루션

1. 황화물 전해질

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

   • 추운 지역에서의 전기자동차에 유망합니다.

2. 폴리머-세라믹 하이브리드

   • 유연한 폴리머와 세라믹 입자를 결합하면 안전성을 유지하면서 낮은 온도에서 이온 흐름이 향상됩니다.

3. 인터페이스 엔지니어링

   • 온도 변화 중에도 전극-전해질 접촉을 안정적으로 유지하기 위해 코팅이나 완충층이 개발되고 있습니다.

4. EV의 예열 시스템

   • 오늘날의 EV가 충전하기 전에 액체 배터리를 예열하는 것처럼 미래의 고체 EV도 다음을 사용할 수 있습니다.열 관리세포를 이상적인 범위(15~35°C)로 유지합니다.

요약:
고체 배터리는 실제로 저온의 영향을 받는데, 이는 주로 이온 전도도와 계면 저항이 낮기 때문입니다. 이러한 조건에서는 액체 리튬 이온 배터리보다 여전히 안전하지만,성능(범위, 충전 속도, 전력 출력)은 0°C 이하에서 상당히 떨어질 수 있습니다.연구자들은 추운 날씨에도 전도성을 유지하는 전해질과 디자인을 적극적으로 연구하고 있으며, 이를 통해 겨울 기후에서도 전기 자동차에 안정적으로 사용할 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있습니다.