Hebben vaste-stofbatterijen last van kou?

hoe kou vaste-stofbatterijen beïnvloedten wat er aan gedaan wordt:

Waarom kou een uitdaging is

1. Lagere ionische geleidbaarheid

   • Vaste elektrolyten (keramiek, sulfiden, polymeren) zijn afhankelijk van lithiumionen die door stijve kristal- of polymeerstructuren springen.

   • Bij lage temperaturen vertraagt ​​dit hoppen, waardoor deinterne weerstand neemt toeen de vermogensafgifte daalt.

2. Interfaceproblemen

   • In een vaste-stofbatterij is het contact tussen de vaste elektrolyt en de elektroden van cruciaal belang.

   • Koude temperaturen kunnen materialen in verschillende mate doen krimpen, waardoormicro-gatenop grensvlakken → waardoor de ionenstroom slechter wordt.

3. Moeilijkheidsgraad van het opladen

   • Net als bij vloeibare lithium-ionbatterijen bestaat het risico dat er bij het opladen bij zeer lage temperaturenlithiumplating(vorming van metaallithium op de anode).

   • In vaste toestand kan dit nog schadelijker zijn, omdat dendrieten (naaldachtige lithiumafzettingen) de vaste elektrolyt kunnen kraken.

Vergeleken met gewone lithium-ion

• Vloeibare elektrolyt lithium-ion:Koude zorgt ervoor dat de vloeistof dikker wordt (minder geleidend), waardoor het bereik en de laadsnelheid afnemen.

• Vaste-toestand lithium-ion: Veiliger bij kou (geen vloeistof die bevriest/lekt), maarverliest nog steeds geleidbaarheidomdat vaste stoffen bij lage temperaturen niet goed ionen transporteren.

Huidige oplossingen in onderzoek

1. Sulfide-elektrolyten

   • Sommige vaste elektrolyten op basis van sulfiden behouden een relatief hoge geleidbaarheid, zelfs onder de 0 °C.

   • Veelbelovend voor elektrische voertuigen in koude gebieden.

2. Polymeer-keramische hybriden

   • Door flexibele polymeren te combineren met keramische deeltjes wordt de ionenstroom bij lage temperaturen verbeterd, terwijl de veiligheid behouden blijft.

3. Interfacetechniek

   • Er worden coatings of bufferlagen ontwikkeld om het contact tussen elektrode en elektrolyt stabiel te houden bij temperatuurschommelingen.

4. Voorverwarmingssystemen in elektrische voertuigen

   • Net zoals de huidige elektrische voertuigen vloeibare batterijen opwarmen voordat ze worden opgeladen, kunnen toekomstige vaste-stof elektrische voertuigen vloeibare batterijen gebruiken.thermisch beheerom de cellen binnen hun ideale temperatuurbereik te houden (15–35 °C).

Samenvatting:
Vaste-stofbatterijen worden inderdaad beïnvloed door kou, voornamelijk vanwege de lagere ionengeleiding en interfaceweerstand. Ze zijn onder die omstandigheden nog steeds veiliger dan vloeibare lithium-ionbatterijen, maarprestaties (bereik, laadsnelheid, vermogen) kunnen aanzienlijk onder de 0 °C dalenOnderzoekers werken actief aan elektrolyten en ontwerpen die geleidend blijven in de kou, met als doel betrouwbaar gebruik in elektrische voertuigen, zelfs in winterse klimaten.