Да ли хладноћа утиче на чврсте батерије?

Како хладноћа утиче на чврсте батеријеи шта се предузима поводом тога:

Зашто је хладноћа изазов

1. Нижа јонска проводљивост

   • Чврсти електролити (керамика, сулфиди, полимери) ослањају се на литијумове јоне који скачу кроз круте кристалне или полимерне структуре.

   • На ниским температурама, ово скакање се успорава, тако даунутрашњи отпор се повећаваи падови у испоруци снаге.

2. Проблеми са интерфејсом

   • Код чврсте батерије, контакт између чврстог електролита и електрода је кључан.

   • Ниске температуре могу скупљати материјале различитим брзинама, стварајућимикро-празнинена међуповршинама → што погоршава проток јона.

3. Тешкоће са пуњењем

   • Баш као и код течних литијум-јонских батерија, пуњење на веома ниским температурама представља ризиклитијумска превлака(метални литијум се формира на аноди).

   • У чврстом стању, ово може бити још штетније јер дендрити (игличасте наслаге литијума) могу да пукну чврсти електролит.

У поређењу са обичним литијум-јонским батеријама

• Течни електролит литијум-јонскиХладноћа чини течност гушћом (мање проводљивом), смањујући домет и брзину пуњења.

• Литијум-јонска батерија у чврстом стањуБезбедније на хладноћи (нема смрзавања/цурења течности), алии даље губи проводљивостјер чврсте материје не транспортују јоне добро на ниским температурама.

Тренутна решења у истраживању

1. Сулфидни електролити

   • Неки чврсти електролити на бази сулфида одржавају релативно високу проводљивост чак и испод 0 °C.

   • Обећавајући за електрична возила у хладним регионима.

2. Полимер-керамички хибриди

   • Комбиновање флексибилних полимера са керамичким честицама побољшава проток јона на ниским температурама уз одржавање безбедности.

3. Инжењеринг интерфејса

   • Развијају се премази или тампон слојеви како би се контакт електроде и електролита одржао стабилним током температурних промена.

4. Системи за претходно загревање у електричним возилима

   • Баш као што данашња електрична возила загревају течне батерије пре пуњења, будућа електрична возила са чврстим стањем могу користититермално управљањеда би ћелије одржале своју идеалну температуру (15–35 °C).

Резиме:
Чврстофазне батерије заиста су погођене хладноћом, углавном због ниже јонске проводљивости и отпора на површини. Оне су и даље безбедније од течних литијум-јонских батерија у тим условима, алиперформансе (домет, брзина пуњења, излазна снага) могу значајно пасти испод 0 °CИстраживачи активно раде на електролитима и дизајнима који остају проводљиви на хладноћи, циљајући на поуздану употребу у електричним возилима чак и у зимским климатским условима.