Adakah bateri keadaan pepejal terjejas oleh sejuk?

bagaimana sejuk menjejaskan bateri keadaan pepejaldan apa yang sedang dilakukan mengenainya:

Mengapa sejuk adalah satu cabaran

1. Kekonduksian ionik yang lebih rendah

   • Elektrolit pepejal (seramik, sulfida, polimer) bergantung pada ion litium yang melompat melalui struktur kristal atau polimer tegar.

   • Pada suhu rendah, lompatan ini menjadi perlahan, jadirintangan dalaman meningkatdan penghantaran kuasa menurun.

2. Masalah antara muka

   • Dalam bateri keadaan pepejal, sentuhan antara elektrolit pepejal dan elektrod adalah penting.

   • Suhu sejuk boleh mengecut bahan pada kadar yang berbeza, menciptajurang mikrodi antara muka → menjadikan pengaliran ion lebih teruk.

3. Kesukaran mengecas

   • Sama seperti bateri litium-ion cecair, mengecas pada suhu yang sangat rendah berisikopenyaduran litium(litium logam terbentuk pada anod).

   • Dalam keadaan pepejal, ini boleh menjadi lebih merosakkan kerana dendrit (mendapan litium seperti jarum) boleh memecahkan elektrolit pepejal.

Berbanding dengan lithium-ion biasa

• Litium-ion elektrolit cecair: Sejuk menjadikan cecair lebih tebal (kurang konduktif), mengurangkan julat dan kelajuan pengecasan.

• Litium-ion keadaan pepejal: Lebih selamat dalam keadaan sejuk (tiada cecair beku/bocor), tetapimasih kehilangan kekonduksiankerana pepejal tidak mengangkut ion dengan baik pada suhu rendah.

Penyelesaian semasa dalam penyelidikan

1. Elektrolit sulfida

   • Sesetengah elektrolit pepejal berasaskan sulfida mengekalkan kekonduksian yang agak tinggi walaupun di bawah 0 °C.

   • Menjanjikan untuk EV di kawasan sejuk.

2. Kacukan polimer-seramik

   • Menggabungkan polimer fleksibel dengan zarah seramik meningkatkan aliran ion pada suhu rendah sambil mengekalkan keselamatan.

3. Kejuruteraan antara muka

   • Salutan atau lapisan penampan sedang dibangunkan untuk memastikan sentuhan elektrod-elektrolit stabil semasa perubahan suhu.

4. Sistem prapemanasan dalam EV

   • Sama seperti EV hari ini memanaskan bateri cecair sebelum mengecas, EV keadaan pepejal masa hadapan mungkin menggunakanpengurusan habauntuk mengekalkan sel dalam julat idealnya (15–35 °C).

Ringkasan:
Bateri keadaan pepejal sememangnya dipengaruhi oleh sejuk, terutamanya disebabkan oleh kekonduksian ion yang lebih rendah dan rintangan antara muka. Mereka masih lebih selamat daripada litium-ion cecair dalam keadaan tersebut, tetapiprestasi (julat, kadar cas, output kuasa) boleh menurun dengan ketara di bawah 0 °C. Penyelidik sedang giat mengusahakan elektrolit dan reka bentuk yang kekal konduktif dalam keadaan sejuk, bertujuan untuk kegunaan yang boleh dipercayai dalam EV walaupun dalam iklim musim sejuk.