As baterias de estado sólido são afetadas pelo frio?

Como o frio afeta as baterias de estado sólidoe o que está sendo feito a respeito:

Por que o frio é um desafio

1. Menor condutividade iônica

   • Os eletrólitos sólidos (cerâmicas, sulfetos, polímeros) dependem de íons de lítio que saltam através de estruturas rígidas de cristal ou polímero.

   • Em baixas temperaturas, esse movimento de salto diminui, então oa resistência interna aumentae quedas no fornecimento de energia.

2. Problemas de interface

   • Em uma bateria de estado sólido, o contato entre o eletrólito sólido e os eletrodos é crucial.

   • As baixas temperaturas podem encolher os materiais em taxas diferentes, criandomicroespaçosnas interfaces → piorando o fluxo de íons.

3. Dificuldade de carregamento

   • Assim como as baterias de íon-lítio líquidas, o carregamento em temperaturas muito baixas apresenta riscos.revestimento de lítio(formação de lítio metálico no ânodo).

   • Em estado sólido, isso pode ser ainda mais prejudicial, uma vez que dendritos (depósitos de lítio em forma de agulha) podem rachar o eletrólito sólido.

Em comparação com as baterias de íon-lítio comuns.

• íon-lítio com eletrólito líquidoO frio torna o líquido mais viscoso (menos condutor), reduzindo a autonomia e a velocidade de carregamento.

• íon de lítio de estado sólidoMais seguro em climas frios (sem risco de congelamento/vazamento de líquidos), masainda perde condutividadePorque os sólidos não transportam íons de forma eficiente em baixas temperaturas.

Soluções atuais em pesquisa

1. Eletrólitos de sulfeto

   • Alguns eletrólitos sólidos à base de sulfeto mantêm uma condutividade relativamente alta mesmo abaixo de 0 °C.

   • Promissor para veículos elétricos em regiões frias.

2. Híbridos polímero-cerâmica

   • A combinação de polímeros flexíveis com partículas cerâmicas melhora o fluxo iônico em baixas temperaturas, mantendo a segurança.

3. Engenharia de interface

   • Revestimentos ou camadas de proteção estão sendo desenvolvidos para manter o contato eletrodo-eletrólito estável durante variações de temperatura.

4. Sistemas de pré-aquecimento em veículos elétricos

   • Assim como os veículos elétricos atuais aquecem as baterias de eletrólito líquido antes do carregamento, os futuros veículos elétricos com baterias de estado sólido poderão usar...gerenciamento térmicopara manter as células em sua faixa ideal (15–35 °C).

Resumo:
As baterias de estado sólido são de fato afetadas pelo frio, principalmente devido à menor condutividade iônica e à resistência da interface. Mesmo assim, elas continuam sendo mais seguras do que as baterias de íon-lítio líquidas nessas condições.O desempenho (autonomia, taxa de carregamento, potência de saída) pode cair significativamente abaixo de 0 °C.Os pesquisadores estão trabalhando ativamente em eletrólitos e projetos que permaneçam condutores no frio, visando o uso confiável em veículos elétricos mesmo em climas invernais.