ఘన స్థితి బ్యాటరీలు చలి వల్ల ప్రభావితమవుతాయా?

ఘన-స్థితి బ్యాటరీలను చలి ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందిమరియు దాని గురించి ఏమి చేస్తున్నారు:

చలి ఎందుకు ఒక సవాలు?

1. తక్కువ అయానిక్ వాహకత

   • ఘన ఎలక్ట్రోలైట్లు (సిరామిక్స్, సల్ఫైడ్లు, పాలిమర్లు) దృఢమైన క్రిస్టల్ లేదా పాలిమర్ నిర్మాణాల ద్వారా దూకుతున్న లిథియం అయాన్లపై ఆధారపడతాయి.

   • తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ఈ దూకడం నెమ్మదిస్తుంది, కాబట్టిఅంతర్గత నిరోధం పెరుగుతుందిమరియు విద్యుత్ సరఫరా తగ్గుతుంది.

2. ఇంటర్‌ఫేస్ సమస్యలు

   • ఘన-స్థితి బ్యాటరీలో, ఘన ఎలక్ట్రోలైట్ మరియు ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య సంపర్కం చాలా ముఖ్యమైనది.

   • చల్లని ఉష్ణోగ్రతలు పదార్థాలను వేర్వేరు రేట్ల వద్ద కుదించగలవు, దీనివల్లసూక్ష్మ అంతరాలుఇంటర్‌ఫేస్‌ల వద్ద → అయాన్ ప్రవాహాన్ని మరింత దిగజార్చడం.

3. ఛార్జింగ్ కష్టం

   • ద్రవ లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల మాదిరిగానే, చాలా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఛార్జ్ చేయడం వల్ల ప్రమాదాలు సంభవిస్తాయి.లిథియం లేపనం(ఆనోడ్ పై లోహ లిథియం ఏర్పడటం).

   • ఘన స్థితిలో, డెండ్రైట్‌లు (సూది లాంటి లిథియం నిక్షేపాలు) ఘన ఎలక్ట్రోలైట్‌ను పగులగొట్టగలవు కాబట్టి ఇది మరింత నష్టదాయకంగా ఉంటుంది.

సాధారణ లిథియం-అయాన్‌తో పోలిస్తే

• ద్రవ ఎలక్ట్రోలైట్ లిథియం-అయాన్: చలి ద్రవాన్ని మందంగా (తక్కువ వాహకత) చేస్తుంది, పరిధిని తగ్గిస్తుంది మరియు ఛార్జింగ్ వేగాన్ని తగ్గిస్తుంది.

• ఘన-స్థితి లిథియం-అయాన్: చలిలో సురక్షితం (ద్రవ గడ్డకట్టడం/లీక్ అవ్వడం లేదు), కానీఇప్పటికీ వాహకతను కోల్పోతుందిఎందుకంటే ఘనపదార్థాలు తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అయాన్‌లను బాగా రవాణా చేయవు.

పరిశోధనలో ప్రస్తుత పరిష్కారాలు

1. సల్ఫైడ్ ఎలక్ట్రోలైట్లు

   • కొన్ని సల్ఫైడ్ ఆధారిత ఘన ఎలక్ట్రోలైట్లు 0 °C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద కూడా సాపేక్షంగా అధిక వాహకతను కలిగి ఉంటాయి.

   • శీతల ప్రాంతాలలో EVలకు ఆశాజనకం.

2. పాలిమర్–సిరామిక్ సంకరజాతులు

   • ఫ్లెక్సిబుల్ పాలిమర్‌లను సిరామిక్ కణాలతో కలపడం వల్ల భద్రతను కాపాడుకుంటూ తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అయాన్ ప్రవాహాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.

3. ఇంటర్‌ఫేస్ ఇంజనీరింగ్

   • ఉష్ణోగ్రత హెచ్చుతగ్గుల సమయంలో ఎలక్ట్రోడ్-ఎలక్ట్రోలైట్ సంపర్కాన్ని స్థిరంగా ఉంచడానికి పూతలు లేదా బఫర్ పొరలను అభివృద్ధి చేస్తున్నారు.

4. EVలలో ప్రీ-హీటింగ్ సిస్టమ్‌లు

   • నేటి EVలు ఛార్జ్ చేసే ముందు ద్రవ బ్యాటరీలను వేడెక్కించినట్లే, భవిష్యత్తులో ఘన-స్థితి EVలు కూడా వీటిని ఉపయోగించవచ్చుఉష్ణ నిర్వహణకణాలను వాటి ఆదర్శ పరిధిలో (15–35 °C) ఉంచడానికి.

సారాంశం:
ఘన-స్థితి బ్యాటరీలు నిజానికి చలి వల్ల ప్రభావితమవుతాయి, ప్రధానంగా తక్కువ అయాన్ వాహకత మరియు ఇంటర్‌ఫేస్ నిరోధకత కారణంగా. ఆ పరిస్థితులలో అవి ద్రవ లిథియం-అయాన్ కంటే ఇప్పటికీ సురక్షితమైనవి, కానీపనితీరు (పరిధి, ఛార్జ్ రేటు, పవర్ అవుట్‌పుట్) 0 °C కంటే గణనీయంగా తగ్గవచ్చుచలికాలంలో కూడా ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలలో నమ్మదగిన ఉపయోగం కోసం, చలిలో వాహకతను నిలుపుకునే ఎలక్ట్రోలైట్లు మరియు డిజైన్లపై పరిశోధకులు చురుకుగా పనిచేస్తున్నారు.