Worden solid-state batterijen beïnvloed door kou?

Hoe beïnvloedt kou solid-state batterijen?en wat eraan gedaan wordt:

Waarom kou een uitdaging is

1. Lagere ionengeleiding

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

   • Bij lage temperaturen vertraagt ​​dit springen, waardoor deinterne weerstand neemt toeen de stroomtoevoer neemt af.

2. Interfaceproblemen

   • Bij een solid-state batterij is het contact tussen de vaste elektrolyt en de elektroden cruciaal.

   • Bij lage temperaturen kunnen materialen in verschillende mate krimpen, waardoor...micro-openingenbij grensvlakken → waardoor de ionenstroom verslechtert.

3. Oplaadproblemen

   • Net als bij vloeibare lithium-ionbatterijen brengt opladen bij zeer lage temperaturen risico's met zich mee.lithiumbeplating(vorming van metallisch lithium op de anode).

   • In vaste toestand kan dit nog schadelijker zijn, omdat dendrieten (naaldvormige lithiumafzettingen) de vaste elektrolyt kunnen doen barsten.

Vergeleken met gewone lithium-ionbatterijen

• Vloeibare elektrolyt lithium-ionDoor de kou wordt de vloeistof dikker (en dus minder geleidend), waardoor het bereik en de laadsnelheid afnemen.

• Vastestof lithium-ionVeiliger bij kou (geen bevriezing/lekkage van vloeistoffen), maarverliest nog steeds geleidbaarheidomdat vaste stoffen bij lage temperaturen ionen niet goed transporteren.

Huidige oplossingen in onderzoek

1. Sulfide-elektrolyten

   • Sommige op sulfiden gebaseerde vaste elektrolyten behouden een relatief hoge geleidbaarheid, zelfs onder 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 gewaarborgd blijft.

3. Interface-engineering

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

4. Voorverwarmingssystemen in elektrische voertuigen

   • Net zoals de huidige elektrische auto's vloeibare accu's opwarmen voordat ze worden opgeladen, zouden toekomstige elektrische auto's met solid-state batterijen dat wel eens kunnen doen.thermisch beheerom cellen binnen hun ideale temperatuurbereik te houden (15–35 °C).

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