Влияют ли холод на твердотельные аккумуляторы?

как холод влияет на твердотельные батареии что с этим делается:

Почему холод — это проблема

1. Более низкая ионная проводимость

   • Твердые электролиты (керамика, сульфиды, полимеры) используют ионы лития, перемещающиеся через жесткие кристаллические или полимерные структуры.

   • При низких температурах эти прыжки замедляются, поэтомувнутреннее сопротивление увеличиваетсяи падает подача электроэнергии.

2. Проблемы интерфейса

   • В твердотельном аккумуляторе решающее значение имеет контакт между твердым электролитом и электродами.

   • Низкие температуры могут сжимать материалы с разной скоростью, создаваямикрозазорына интерфейсах → ухудшая поток ионов.

3. Трудность зарядки

   • Как и в случае с жидкими литий-ионными аккумуляторами, зарядка при очень низких температурах сопряжена с рискомлитий-покрытие(на аноде образуется металлический литий).

   • В твердом состоянии это может иметь еще более разрушительные последствия, поскольку дендриты (игольчатые отложения лития) могут привести к растрескиванию твердого электролита.

По сравнению с обычным литий-ионным

• Жидкий электролит литий-ионный: Холод делает жидкость более густой (менее проводящей), уменьшая дальность и скорость зарядки.

• Твердотельный литий-ионный: Безопаснее в холодную погоду (жидкость не замерзает/не протекает), новсе еще теряет проводимостьпоскольку твердые тела плохо переносят ионы при низких температурах.

Текущие решения в исследованиях

1. Сульфидные электролиты

   • Некоторые твердые электролиты на основе сульфидов сохраняют относительно высокую проводимость даже при температурах ниже 0 °C.

   • Перспективно для электромобилей в холодных регионах.

2. Полимерно-керамические гибриды

   • Сочетание гибких полимеров с керамическими частицами улучшает поток ионов при низких температурах, сохраняя при этом безопасность.

3. Интерфейсная инженерия

   • Разрабатываются покрытия или буферные слои, которые будут поддерживать стабильный контакт электрода с электролитом при перепадах температур.

4. Системы предварительного подогрева в электромобилях

   • Так же, как современные электромобили нагревают жидкие батареи перед зарядкой, будущие электромобили с твердотельными батареями могут использоватьуправление тепловым режимомдля поддержания клеток в идеальном диапазоне (15–35 °C).

Краткое содержание:
Твердотельные аккумуляторы действительно подвержены влиянию холода, главным образом из-за более низкой ионной проводимости и сопротивления интерфейса. В этих условиях они всё ещё безопаснее жидких литий-ионных, нопроизводительность (запас хода, скорость зарядки, выходная мощность) может значительно снизиться при температуре ниже 0 °CИсследователи активно работают над созданием электролитов и конструкций, сохраняющих проводимость на холоде, стремясь к их надежному использованию в электромобилях даже в зимнем климате.