Czy baterie ze stałym elektrolitem są wrażliwe na zimno?

jak zimno wpływa na baterie ze stałym elektrolitemi co z tym się robi:

Dlaczego zimno jest wyzwaniem

1. Niższa przewodność jonowa

   • Stałe elektrolity (ceramika, siarczki, polimery) opierają się na jonach litu przemieszczających się przez sztywne struktury krystaliczne lub polimerowe.

   • W niskich temperaturach to skakanie zwalnia, więcwzrasta opór wewnętrznyi spadek dostarczania mocy.

2. Problemy z interfejsem

   • W przypadku akumulatora ze stałym elektrolitem kontakt między stałym elektrolitem a elektrodami ma kluczowe znaczenie.

   • Niskie temperatury mogą powodować kurczenie się materiałów w różnym tempie, co powodujemikroprzerwyna stykach → pogarszając przepływ jonów.

3. Trudność ładowania

   • Podobnie jak w przypadku akumulatorów litowo-jonowych w stanie ciekłym, ładowanie w bardzo niskich temperaturach stwarza ryzykogalwanizacja litowa(tworzenie się litu metalicznego na anodzie).

   • W stanie stałym może to być jeszcze bardziej szkodliwe, ponieważ dendryty (igłowate złoża litu) mogą spowodować pęknięcie stałego elektrolitu.

W porównaniu do zwykłego akumulatora litowo-jonowego

• Elektrolit ciekły litowo-jonowy:Zimno sprawia, że ​​ciecz staje się gęstsza (słabiej przewodzi prąd), co zmniejsza zasięg i prędkość ładowania.

• Litowo-jonowy w stanie stałym:Bezpieczniejsze w zimnie (brak zamarzania/wyciekania cieczy), alenadal traci przewodnośćponieważ ciała stałe nie transportują dobrze jonów w niskich temperaturach.

Aktualne rozwiązania w badaniach

1. Elektrolity siarczkowe

   • Niektóre stałe elektrolity na bazie siarczków zachowują stosunkowo wysoką przewodność nawet poniżej 0 °C.

   • Obiecujące dla pojazdów elektrycznych w zimnych regionach.

2. Hybrydy polimerowo-ceramiczne

   • Połączenie elastycznych polimerów z cząsteczkami ceramicznymi poprawia przepływ jonów w niskich temperaturach, zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo.

3. Inżynieria interfejsu

   • Opracowywane są powłoki lub warstwy buforowe, które mają zapewnić stabilność kontaktu elektroda–elektrolit przy wahaniach temperatury.

4. Systemy podgrzewania wstępnego w pojazdach elektrycznych

   • Podobnie jak dzisiejsze pojazdy elektryczne podgrzewają akumulatory ciekłe przed ładowaniem, przyszłe pojazdy elektryczne z ogniwami stałymi mogą wykorzystywaćzarządzanie termiczneaby utrzymać komórki w optymalnym zakresie temperatur (15–35 °C).

Streszczenie:
Baterie ze stałym elektrolitem rzeczywiście są wrażliwe na zimno, głównie ze względu na niższą przewodność jonową i rezystancję styku. Nadal są bezpieczniejsze niż ciekłe litowo-jonowe w takich warunkach, alewydajność (zasięg, szybkość ładowania, moc wyjściowa) może znacznie spaść poniżej 0 °CNaukowcy aktywnie pracują nad elektrolitami i konstrukcjami, które zachowają właściwości przewodzące w zimnie, dążąc do niezawodnego działania pojazdów elektrycznych nawet w zimowym klimacie.