Pin thể rắn có bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ thấp không?

Ảnh hưởng của nhiệt độ thấp đến pin thể rắnvà những biện pháp đang được thực hiện để giải quyết vấn đề đó:

Vì sao cái lạnh lại là một thách thức

1. Độ dẫn ion thấp hơn

   • Các chất điện phân rắn (gốm, sunfua, polyme) dựa trên sự di chuyển của các ion liti qua các cấu trúc tinh thể hoặc polyme cứng.

   • Ở nhiệt độ thấp, quá trình nhảy này diễn ra chậm lại, do đósức cản bên trong tăng lênvà khả năng cung cấp điện giảm.

2. Các vấn đề về giao diện

   • Trong pin thể rắn, sự tiếp xúc giữa chất điện phân rắn và điện cực là vô cùng quan trọng.

   • Nhiệt độ thấp có thể làm co rút vật liệu với tốc độ khác nhau, tạo rakhe hở siêu nhỏTại các giao diện → làm cho dòng ion trở nên tồi tệ hơn.

3. Khó sạc

   • Giống như pin lithium-ion lỏng, việc sạc ở nhiệt độ rất thấp tiềm ẩn nhiều rủi ro.mạ lithium(Lithi kim loại hình thành trên cực dương).

   • Ở trạng thái rắn, điều này thậm chí còn gây hại hơn nữa vì các nhánh tinh thể (các lớp lắng đọng lithium hình kim) có thể làm nứt chất điện phân rắn.

So với pin lithium-ion thông thường

• pin lithium-ion điện phân lỏngNhiệt độ thấp làm cho chất lỏng đặc hơn ( dẫn điện kém hơn), làm giảm phạm vi hoạt động và tốc độ sạc.

• Pin lithium-ion thể rắn: An toàn hơn trong điều kiện lạnh (không có hiện tượng đóng băng/rò rỉ chất lỏng), nhưngvẫn mất khả năng 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 sunfua vẫn duy trì độ dẫn điện tương đối cao ngay cả ở nhiệt độ dưới 0 °C.

   • Đầy hứa hẹn cho xe điện ở các vùng lạnh.

2. Vật liệu lai polymer-gốm

   • Việc kết hợp các polyme 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 duy trì sự tiếp xúc ổn định giữa điện cực và chất điện giải trong quá trình thay đổi nhiệt độ.

4. Hệ thống làm nóng trước trong xe điện

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

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