Yangi energiya texnologiyalarining yuqori kenglik va baland balandliklar kabi ekstremal muhitlarga kengayishi bilan kriyojenik batareyalar sovuq sharoitlarda foydalanish mumkin bo'lgan quvvat va quvvatni saqlab turish qobiliyati tufayli energiya sohasida diqqat markaziga aylandi. Ularning asosiy ishlash printsipi past haroratlar, masalan, buzilgan ion o'tkazuvchanligi, sekin interfasial reaktsiyalar va material barqarorligining pasayishi kabi muammolarni bartaraf etishdan iborat. Elektrokimyoviy tizimni ko'p o'lchovli optimallashtirish orqali ular ekstremal sharoitlarda energiyani samarali aylantirish va saqlashga erishadilar.
Past haroratli muhitda anʼanaviy akkumulyatorlarning elektrokimyoviy koʻrsatkichlarining pasayishi-asosan uchta muammodan kelib chiqadi: birinchidan, haroratning pasayishi bilan elektrolitlar yopishqoqligi eksponent ravishda oshadi, bu ionlar migratsiya tezligining sezilarli darajada pasayishiga va natijada elektr oʻtkazuvchanligining sezilarli darajada pasayishiga olib keladi; ikkinchidan, elektrod materiali-elektrolitlari interfeysida zaryad o'tkazuvchanligining o'sishi, litiy-ionini kiritish/chiqarish kinetikasining sustligi va qutblanishning kuchayishi; va uchinchidan, past haroratlar elektrod materiallarida strukturaviy buzilishlarni keltirib chiqarishi yoki yon reaktsiyalarni kuchaytirishi, tsikl barqarorligini yanada zaiflashtirishi mumkin. Kriogen batareyalar ushbu qiyinchiliklarni moddiy dizayn va mexanizm innovatsiyasi orqali muntazam ravishda yengib chiqadi.
Elektrolitlar tizimidagi innovatsiyalar asosiy yutuqdir. Past muzlash-nuqtali erituvchilar tizimlarini (masalan, etilen karbonat va ftoretilen karbonat aralashmasi) qurish yoki yuqori darajada ajraladigan litiy tuzlarini (masalan, litiy bis(ftorsulfonil)imid) kiritish orqali elektrolitning muzlash nuqtasi, yuqori oʻtkazuvchanlik darajasini pasaytiradi va bir tekisda oʻtkazuvchanligini samarali ushlab turadi. -40 daraja, bu esa yuk tashish uchun asosiy kafolat beradi. Ba'zi qattiq elektrolitlar moslashuvchan polimer matritsa tarmog'i orqali don chegarasi empedansini buferlash orqali elektrokimyoviy oyna va harorat oralig'ini yanada kengaytiradi.
Elektrod materiallarining interfeysli nazorati ishlashni yaxshilash uchun juda muhimdir. Nanotexnologiya va uglerod qoplamasi texnikasi (masalan, grafen kompozit qatlamlari) musbat elektrod tomonida litiy{1}}ion diffuziya yo'lini qisqartirishi va interfaal empedansni kamaytirishi mumkin; Salbiy elektroddagi-litiylanishdan oldingi yoki kremniyga-asosiy kompozit materiallar konstruksiyalari past haroratlarda hajmning kengayishi va litiy interkalatsiyasining qutblanish muammolarini engillashtirishi mumkin. Bir vaqtning o'zida plyonka hosil qiluvchi moddalar tomonidan qo'zg'atilgan nozik va zich qattiq elektrolitlar interfazasi (SEI) plyonkasi-ham elektrolitlar parchalanishini bostirishi, ham ion o'tkazuvchanligini saqlab turishi mumkin, bu esa past haroratli aylanish muddatini sezilarli darajada yaxshilaydi.
Tizim integratsiyasi darajasida yordamchi dizayn bir xil darajada ajralmas hisoblanadi. Ba'zi kriyojenik batareyalar tashqi isitishdan energiya yo'qotilishining oldini olib, "kriogen ishga tushirish-yuqoriga - avtonom isitish-"ni yopiq halqa nazoratiga erishish uchun ichki Joule isitishini qo'zg'atish uchun impulsli oqim yoki ulangan termistor elementlarini qo'zg'atish uchun-o'zini isitish modullarini birlashtiradi. Batareyani boshqarish tizimi (BMS) past haroratlarda lityum dendrit hosil bo'lish xavfini kamaytirish uchun zaryadlash va zaryadsizlantirish strategiyalarini dinamik ravishda sozlaydi va ish xavfsizligini ta'minlaydi.
Hozirgi vaqtda kriogen batareyalar -30 darajadan 80% dan ortiq quvvatni saqlab, -40 darajadan normal ishga tushirishni ta'minlovchi- ishlash bo'yicha yutuqlarga erishdi va asta-sekin qutblarni qidirish, baland va sovuq hududlarda energiya saqlash va maxsus jihozlarda qo'llanila boshlandi. Interfeys muhandisligi va aqlli issiqlik boshqaruvining doimiy rivojlanishi bilan ular ekstremal muhitda energiya ta'minoti uchun asosiy qo'llab-quvvatlovchi texnologiyaga aylanishi kutilmoqda.
