Sunt bateriile în stare solidă afectate de frig?

Cum afectează frigul bateriile în stare solidăși ce se face în acest sens:

De ce este frigul o provocare

1. Conductivitate ionică mai mică

   • Electroliții solizi (ceramici, sulfuri, polimeri) se bazează pe ionii de litiu care trec prin structuri cristaline rigide sau polimerice.

   • La temperaturi scăzute, această săritură încetinește, astfel încâtrezistența internă creșteși scăderea furnizării de putere.

2. Probleme de interfață

   • Într-o baterie în stare solidă, contactul dintre electrolitul solid și electrozi este crucial.

   • Temperaturile scăzute pot contracta materialele în rate diferite, creândmicro-lacunela interfețe → înrăutățind fluxul de ioni.

3. Dificultate de încărcare

   • La fel ca bateriile litiu-ion lichide, încărcarea la temperaturi foarte scăzute riscăplacare cu litiu(formări de litiu metalic pe anod).

   • În stare solidă, acest lucru poate fi și mai dăunător, deoarece dendritele (depozite de litiu asemănătoare acelor) pot fisura electrolitul solid.

Comparativ cu litiu-ionul obișnuit

• Electrolit lichid litiu-ionRece face lichidul mai gros (mai puțin conductiv), reducând raza de acțiune și viteza de încărcare.

• Litiu-ion în stare solidăMai sigur la rece (fără îngheț/scurgeri de lichid), darîncă își pierde conductivitateadeoarece solidele nu transportă ionii bine la temperaturi scăzute.

Soluții actuale în cercetare

1. Electroliți sulfurici

   • Unii electroliți solizi pe bază de sulfură mențin o conductivitate relativ ridicată chiar și sub 0 °C.

   • Promițător pentru vehiculele electrice din regiunile reci.

2. Hibrizi polimero-ceramici

   • Combinarea polimerilor flexibili cu particule ceramice îmbunătățește fluxul de ioni la temperaturi scăzute, menținând în același timp siguranța.

3. Ingineria interfețelor

   • Se dezvoltă acoperiri sau straturi tampon pentru a menține contactul electrod-electrolit stabil în timpul fluctuațiilor de temperatură.

4. Sisteme de preîncălzire în vehiculele electrice

   • La fel cum vehiculele electrice de astăzi încălzesc bateriile lichide înainte de încărcare, viitoarele vehicule electrice în stare solidă ar putea folosi...management termicpentru a menține celulele în intervalul lor ideal (15–35 °C).

Rezumat:
Bateriile în stare solidă sunt într-adevăr afectate de frig, în principal din cauza conductivității ionice și a rezistenței la interfață mai mici. Sunt încă mai sigure decât bateriile litiu-ion lichide în aceste condiții, darperformanța (autonomie, rată de încărcare, putere de ieșire) poate scădea semnificativ sub 0 °CCercetătorii lucrează activ la electroliți și modele care rămân conductive la frig, vizând utilizarea fiabilă în vehiculele electrice chiar și în climatele de iarnă.