Влияет ли холод на твердотельные батареи?

Как холод влияет на твердотельные батареиИ что делается для решения этой проблемы:

Почему холод представляет собой проблему

1. Более низкая ионная проводимость

   • В твердых электролитах (керамических, сульфидных, полимерных) ионы лития перемещаются скачкообразно через жесткие кристаллические или полимерные структуры.

   • При низких температурах этот скачкообразный процесс замедляется, поэтомувнутреннее сопротивление увеличиваетсяи подача электроэнергии падает.

2. Проблемы интерфейса

   • В твердотельной батарее контакт между твердым электролитом и электродами имеет решающее значение.

   • Низкие температуры могут вызывать усадку материалов с разной скоростью, что приводит к...микрозазорына границах раздела фаз → ухудшает поток ионов.

3. Трудности с зарядкой

   • Как и в случае с жидкостными литий-ионными батареями, зарядка при очень низких температурах сопряжена с рисками.литиевое покрытие(образование металлического лития на аноде).

   • В твердотельных устройствах это может быть еще более опасно, поскольку дендриты (игольчатые отложения лития) могут растрескивать твердый электролит.

По сравнению с обычными литий-ионными батареями

• Жидкоэлектролитный литий-ионныйХолод делает жидкость гуще (менее проводящей), что снижает запас хода и скорость зарядки.

• Твердотельный литий-ионный аккумуляторВ холодную погоду безопаснее (жидкость не замерзает и не протекает), новсё ещё теряет проводимостьпотому что твердые вещества плохо переносят ионы при низких температурах.

Современные решения в исследованиях

1. Сульфидные электролиты

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

   • Перспективный вариант 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. проектирование интерфейсов

   • Разрабатываются покрытия или буферные слои для обеспечения стабильного контакта электрода с электролитом при колебаниях температуры.

4. Системы предварительного подогрева в электромобилях

   • Подобно тому, как в современных электромобилях перед зарядкой нагревают жидкостные батареи, в будущих электромобилях на твердотельных батареях может использоваться...терморегулированиедля поддержания температуры клеток в оптимальном диапазоне (15–35 °C).

Краткое содержание:
Твердотельные батареи действительно подвержены воздействию холода, главным образом из-за более низкой ионной проводимости и сопротивления на границе раздела. В таких условиях они все же безопаснее, чем жидкостные литий-ионные батареи, ноПроизводительность (запас хода, скорость зарядки, выходная мощность) может значительно снизиться при температуре ниже 0 °C.Исследователи активно работают над электролитами и конструкциями, сохраняющими проводимость при низких температурах, стремясь к надежному использованию в электромобилях даже в зимних условиях.