Ar šaltis veikia kietojo kūno baterijas?

Kaip šaltis veikia kietojo kūno baterijasir kas dėl to daroma:

Kodėl šaltis yra iššūkis

1. Mažesnis joninis laidumas

   • Kietieji elektrolitai (keramika, sulfidai, polimerai) remiasi ličio jonais, šokinėjančiais per standžias kristalines arba polimerines struktūras.

   • Žemoje temperatūroje šis šuolis sulėtėja, todėlvidinis pasipriešinimas padidėjair sumažėja energijos tiekimas.

2. Sąsajos problemos

   • Kietojo kūno baterijoje labai svarbus kontaktas tarp kietojo elektrolito ir elektrodų.

   • Žema temperatūra gali traukti medžiagas skirtingu greičiu, todėlmikrotarpaisąsajose → pablogina jonų srautą.

3. Įkrovimo sunkumas

   • Kaip ir skystų ličio jonų akumuliatorių atveju, įkrovimas labai žemoje temperatūroje kelia pavojųličio dengimas(ant anodo susidaro metalinis litis).

   • Kietajame kūne tai gali būti dar žalingiau, nes dendritai (adatos formos ličio nuosėdos) gali suskaidyti kietąjį elektrolitą.

Palyginti su įprastomis ličio jonų baterijomis

• Skystas elektrolitas ličio jonųŠaltis skystį padaro tirštesnį (mažiau laidų), todėl sumažėja veikimo nuotolis ir įkrovimo greitis.

• Kietojo kūno ličio jonų akumuliatoriusSaugiau šaltyje (skystis neužšąla / neprateka), betvis tiek praranda laidumąnes kietosios medžiagos prastai perneša jonus žemoje temperatūroje.

Dabartiniai tyrimų sprendimai

1. Sulfido elektrolitai

   • Kai kurie sulfidų pagrindu pagaminti kietieji elektrolitai išlaiko santykinai didelį laidumą net žemesnėje nei 0 °C temperatūroje.

   • Perspektyvus elektromobiliams šaltuose regionuose.

2. Polimerų-keramikos hibridai

   • Lanksčių polimerų ir keraminių dalelių derinimas pagerina jonų srautą žemoje temperatūroje, išlaikant saugumą.

3. Sąsajų inžinerija

   • Kuriamos dangos arba buferiniai sluoksniai, skirti išlaikyti elektrodo ir elektrolito kontaktą stabilų temperatūros svyravimų metu.

4. Elektromobilių išankstinio šildymo sistemos

   • Kaip ir šiandieninės elektromobilių baterijos prieš įkrovimą pašildomos skysto kuro akumuliatoriais, taip ir ateities kietojo kūno elektromobiliai gali naudotiterminis valdymaskad ląstelės išlaikytų idealią temperatūrą (15–35 °C).

Santrauka:
Kietojo kūno baterijas iš tiesų veikia šaltis, daugiausia dėl mažesnio jonų laidumo ir sąsajos varžos. Tokiomis sąlygomis jos vis tiek yra saugesnės nei skystos ličio jonų baterijos, tačiaunašumas (atstumas, įkrovimo greitis, galia) gali gerokai sumažėti žemiau 0 °CTyrėjai aktyviai dirba su elektrolitais ir konstrukcijomis, kurios išlaiko laidumą šaltyje, siekdami patikimo naudojimo elektromobiliuose net žiemos sąlygomis.