सॉलिड स्टेट बॅटरी थंडीमुळे प्रभावित होतात का?

थंडीचा सॉलिड-स्टेट बॅटरीवर कसा परिणाम होतोआणि त्याबद्दल काय केले जात आहे:

थंडी ही एक आव्हान का आहे?

1. कमी आयनिक चालकता

   • घन इलेक्ट्रोलाइट्स (सिरेमिक, सल्फाइड, पॉलिमर) कठोर क्रिस्टल किंवा पॉलिमर संरचनांमधून उडी मारणाऱ्या लिथियम आयनांवर अवलंबून असतात.

   • कमी तापमानात, ही उडी मंदावते, म्हणूनअंतर्गत प्रतिकार वाढतोआणि वीज पुरवठा कमी होतो.

2. इंटरफेस समस्या

   • सॉलिड-स्टेट बॅटरीमध्ये, सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट आणि इलेक्ट्रोडमधील संपर्क महत्त्वाचा असतो.

   • थंड तापमानामुळे पदार्थ वेगवेगळ्या वेगाने आकुंचन पावू शकतात, ज्यामुळेसूक्ष्म अंतरइंटरफेसवर → आयन प्रवाह खराब करणे.

3. चार्जिंगची अडचण

   • अगदी द्रव लिथियम-आयन बॅटरींप्रमाणेच, खूप कमी तापमानात चार्जिंग केल्याने धोका असतोलिथियम प्लेटिंग(एनोडवर धातूचे लिथियम तयार होणे).

   • घन अवस्थेत, हे आणखी हानिकारक असू शकते कारण डेंड्राइट्स (सुईसारखे लिथियम साठे) घन इलेक्ट्रोलाइटला क्रॅक करू शकतात.

नियमित लिथियम-आयनच्या तुलनेत

• द्रव इलेक्ट्रोलाइट लिथियम-आयन: थंडीमुळे द्रव जाड (कमी प्रवाहकीय) होतो, ज्यामुळे श्रेणी आणि चार्जिंग गती कमी होते.

• घन-अवस्थेतील लिथियम-आयन: थंडीत जास्त सुरक्षित (द्रव गोठणे/गळती नाही), पणतरीही चालकता कमी होतेकारण घन पदार्थ कमी तापमानात आयनांचे चांगले वाहतूक करत नाहीत.

संशोधनातील सध्याचे उपाय

1. सल्फाइड इलेक्ट्रोलाइट्स

   • काही सल्फाइड-आधारित घन इलेक्ट्रोलाइट्स ०°C पेक्षा कमी तापमानातही तुलनेने उच्च चालकता ठेवतात.

   • थंड प्रदेशात ईव्हीसाठी आशादायक.

2. पॉलिमर-सिरेमिक संकरित

   • लवचिक पॉलिमर सिरेमिक कणांसह एकत्रित केल्याने सुरक्षितता राखताना कमी तापमानात आयन प्रवाह सुधारतो.

3. इंटरफेस अभियांत्रिकी

   • तापमान बदलताना इलेक्ट्रोड-इलेक्ट्रोलाइट संपर्क स्थिर ठेवण्यासाठी कोटिंग्ज किंवा बफर थर विकसित केले जात आहेत.

4. ईव्हीमध्ये प्री-हीटिंग सिस्टम

   • ज्याप्रमाणे आजच्या ईव्ही चार्जिंग करण्यापूर्वी द्रव बॅटरी गरम करतात, त्याचप्रमाणे भविष्यातील सॉलिड-स्टेट ईव्ही वापरु शकतातथर्मल व्यवस्थापनपेशींना त्यांच्या आदर्श श्रेणीत (१५-३५ °C) ठेवण्यासाठी.

सारांश:
सॉलिड-स्टेट बॅटरीजवर थंडीचा परिणाम होतो, मुख्यतः कमी आयन चालकता आणि इंटरफेस प्रतिरोधकतेमुळे. त्या परिस्थितीतही त्या द्रव लिथियम-आयनपेक्षा सुरक्षित असतात, परंतुकामगिरी (श्रेणी, चार्ज दर, पॉवर आउटपुट) 0 °C पेक्षा लक्षणीयरीत्या खाली येऊ शकते. थंडीतही विद्युतवाहक राहतील अशा इलेक्ट्रोलाइट्स आणि डिझाइन्सवर संशोधक सक्रियपणे काम करत आहेत, ज्यामुळे हिवाळ्यातील हवामानातही ईव्हीमध्ये विश्वासार्ह वापर करता येईल.