Ovplyvňuje chlad polovodičové batérie?

ako chlad ovplyvňuje polovodičové batériea čo sa s tým robí:

Prečo je chlad výzvou

1. Nižšia iónová vodivosť

   • Pevné elektrolyty (keramika, sulfidy, polyméry) sa spoliehajú na lítiové ióny, ktoré preskakujú cez pevné kryštálové alebo polymérne štruktúry.

   • Pri nízkych teplotách sa toto skákanie spomaľuje, takževnútorný odpor sa zvyšujea poklesy dodávky energie.

2. Problémy s rozhraním

   • V pevnej batérii je kontakt medzi pevným elektrolytom a elektródami kľúčový.

   • Nízke teploty môžu zmršťovať materiály rôznymi rýchlosťami, čím vznikajúmikromedzeryna rozhraniach → zhoršenie toku iónov.

3. Problémy s nabíjaním

   • Rovnako ako pri tekutých lítium-iónových batériách, aj nabíjanie pri veľmi nízkych teplotách predstavuje rizikolítiové pokovovanie(tvorba kovového lítia na anóde).

   • V pevnom stave to môže byť ešte škodlivejšie, pretože dendrity (ihlovité lítiové usadeniny) môžu poškodiť pevný elektrolyt.

V porovnaní s bežnou lítium-iónovou batériou

• kvapalný elektrolyt lítium-iónovýChlad spôsobuje, že kvapalina je hustejšia (menej vodivá), čo znižuje dosah a rýchlosť nabíjania.

• Lítium-iónová batéria v pevnom skupenstveBezpečnejšie v chladnom počasí (bez zamrznutia/úniku kvapaliny), alestále stráca vodivosťpretože pevné látky pri nízkych teplotách dobre neprenášajú ióny.

Súčasné riešenia vo výskume

1. Sulfidové elektrolyty

   • Niektoré pevné elektrolyty na báze sulfidov si udržiavajú relatívne vysokú vodivosť aj pod 0 °C.

   • Sľubné pre elektromobily v chladných oblastiach.

2. Polymér-keramické hybridy

   • Kombinácia flexibilných polymérov s keramickými časticami zlepšuje tok iónov pri nízkych teplotách a zároveň zachováva bezpečnosť.

3. Inžinierstvo rozhrania

   • Vyvíjajú sa povlaky alebo tlmiace vrstvy, ktoré udržiavajú kontakt medzi elektródou a elektrolytom stabilný počas teplotných výkyvov.

4. Predhrievacie systémy v elektromobiloch

   • Rovnako ako dnešné elektromobily zohrievajú kvapalné batérie pred nabíjaním, budúce elektromobily s pevným skupenstvom môžu používaťtepelný manažmentaby sa bunky udržali v ich ideálnom rozmedzí (15 – 35 °C).

Zhrnutie:
Polovodičové batérie sú skutočne ovplyvnené chladom, najmä kvôli nižšej iónovej vodivosti a odporu rozhrania. V týchto podmienkach sú stále bezpečnejšie ako kvapalné lítium-iónové batérie, alevýkon (dojazd, rýchlosť nabíjania, výstupný výkon) môže výrazne klesnúť pod 0 °CVýskumníci aktívne pracujú na elektrolytoch a konštrukciách, ktoré zostávajú vodivé aj v chladnom počasí, s cieľom zabezpečiť spoľahlivé používanie v elektromobiloch aj v zimnom podnebí.