Pin thể rắn có bị ảnh hưởng bởi thời tiết lạnh không?

nhiệt độ lạnh ảnh hưởng đến pin thể rắn như thế nàovà những gì đang được thực hiện về vấn đề này:

Tại sao lạnh là một thách thức

1. Độ dẫn ion thấp hơn

   • Chất điện phân rắn (gốm sứ, sunfua, polyme) dựa vào các ion lithium di chuyển qua các cấu trúc tinh thể hoặc polyme cứng.

   • Ở nhiệt độ thấp, sự nhảy này chậm lại, vì vậysức đề kháng bên trong tăng lênvà giảm khả năng cung cấp điện.

2. Các vấn đề về giao diện

   • Trong pin thể rắn, sự tiếp xúc giữa chất điện phân rắn và điện cực đóng vai trò quan trọng.

   • Nhiệt độ lạnh có thể làm co vật liệu ở các tốc độ khác nhau, tạo rakhe hở nhỏtại các giao diện → làm cho dòng ion trở nên tệ hơn.

3. Độ khó sạc

   • Giống như pin lithium-ion lỏng, việc sạc ở nhiệt độ rất thấp có nguy cơmạ lithium(lithium kim loại hình thành trên cực dương).

   • Ở trạng thái rắn, điều này thậm chí còn gây hại nhiều hơn vì các dendrite (các cặn lithium hình kim) có thể làm nứt chất điện phân rắn.

So với pin lithium-ion thông thường

• Chất điện phân lỏng lithium-ion: Lạnh làm chất lỏng đặc hơn (ít dẫn điện hơn), làm giảm phạm vi và tốc độ sạc.

• Pin lithium-ion thể rắn: An toàn hơn khi lạnh (không bị đóng băng/rò rỉ chất lỏng), nhưngvẫn mất độ dẫn điệnvì chất rắn không vận chuyển ion tốt ở nhiệt độ thấp.

Các giải pháp hiện tại trong nghiên cứu

1. Chất điện phân sunfua

   • Một số chất điện phân rắn gốc sulfide vẫn duy trì độ dẫn điện tương đối cao ngay cả ở nhiệt độ dưới 0 °C.

   • Hứa hẹn cho xe điện ở vùng lạnh.

2. Vật liệu lai polymer-gốm

   • Kết hợp polyme mềm dẻo với các hạt gốm giúp cải thiện dòng ion ở nhiệt độ thấp đồng thời vẫn đảm bảo an toàn.

3. Kỹ thuật giao diện

   • Các lớp phủ hoặc lớp đệm đang được phát triển để giữ cho tiếp xúc điện cực-chất điện phân ổn định trong quá trình thay đổi nhiệt độ.

4. Hệ thống sưởi ấm trước trong xe điện

   • Giống như các xe điện ngày nay làm nóng pin lỏng trước khi sạc, các xe điện thể rắn trong tương lai có thể sử dụngquản lý nhiệtđể giữ cho tế bào ở mức lý tưởng (15–35 °C).

Bản tóm tắt:
Pin thể rắn thực sự bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ lạnh, chủ yếu là do độ dẫn ion và điện trở giao diện thấp hơn. Chúng vẫn an toàn hơn pin lithium-ion lỏng trong những điều kiện đó, nhưnghiệu suất (phạm vi, tốc độ sạc, công suất đầu ra) có thể giảm đáng kể xuống dưới 0 °CCác nhà nghiên cứu đang tích cực nghiên cứu chất điện phân và thiết kế có khả năng dẫn điện trong thời tiết lạnh, hướng tới mục tiêu sử dụng đáng tin cậy trong xe điện ngay cả trong điều kiện khí hậu mùa đông.