Kriogeninės baterijos yra energijos kaupimo įrenginys, specialiai sukurtas palaikyti gerą elektrocheminį našumą žemoje{0}}temperatūroje. Jais siekiama įveikti sunkumus, susijusius su įprastų baterijų talpos mažėjimu, galios mažinimu ir net gedimu šaltomis sąlygomis. Nuolat tobulėjant poliariniams moksliniams tyrimams, pramoniniams patikrinimams dideliame-aukštyje ir šaltuose regionuose, gelbėjimui ekstremaliomis situacijomis žiemą ir kosmoso srityje, kriogeninių baterijų svarba tampa vis svarbesnė ir tampa pagrindine energijos technologija, palaikannčia operacijas ypač šaltoje aplinkoje.
Kai įprastų ličio -jonų baterijų temperatūra nukrenta žemiau nulio Celsijaus laipsnių, elektrolito klampumas žymiai padidėja, jonų migracijos greitis sumažėja, o elektrodo sąsajos varža padidėja, todėl smarkiai sumažėja naudingoji talpa ir sumažėja iškrovos plokščiakalnis. Sunkiais atvejais gali staigiai nukristi įtampa, neleidžianti paleisti apkrovos. Kriogeninės baterijos, optimizuodamos medžiagų sistemą ir struktūrines naujoves, efektyviai sumažina arba pašalina šiuos neigiamus padarinius, todėl jie gali gaminti gana stabilią elektros energiją žemesnėje nei -10 laipsnių Celsijaus ar net žemesnėje temperatūroje.
Medžiagų lygmenyje pagrindinis kriogeninių baterijų tobulinimas yra susijęs su elektrolito ir elektrodų suderinamumu žemoje{0}}temperatūroje. Tyrėjai dažnai naudoja tirpiklių sistemas su žemu užšalimo tašku ir dideliu joniniu laidumu, pvz., etileno karbonato ir linijinių esterių mišrius tirpiklius arba įveda joninius skysčius ir žemos -lydymosi- temperatūros organinius priedus, kad sumažintų elektrolito užšalimo temperatūrą ir išlaikytų laidumą žemoje temperatūroje. Kartu optimizuojant ličio druskos koncentraciją ir funkcinius priedus galima slopinti žemos temperatūros ličio dengimą ir sąsajų šalutines reakcijas, taip pagerinant ciklo stabilumą. Kalbant apie elektrodų medžiagas, nano-dydžiai, legiravimas ir paviršiaus padengimas naudojami siekiant pagreitinti įkrovos perdavimo greitį esant žemai temperatūrai ir sumažinti poliarizaciją, taip išlaikant aukštą iškrovimo pajėgumą ir greitį esant šaltoms sąlygoms.
Kalbant apie konstrukcinį dizainą, žemos{0}}temperatūros akumuliatoriai dažnai derina šilumos valdymo ir izoliacijos priemones, kad pagerintų prisitaikymą prie aplinkos. Pavyzdžiui, tarp elementų dedamos fazės keitimo medžiagos arba lanksčios kaitinimo plėvelės, kad akumuliatorius būtų pašildytas prieš eksploataciją arba per pertraukas, kad jis greitai pasiektų tinkamą darbinės temperatūros diapazoną; išoriniame korpuse naudojamos mažo šilumos laidumo kompozitinės medžiagos, kurios sumažina išorinio šalčio įsiskverbimą ir pailgina izoliacijos laiką. Kai kurie sprendimai taip pat susieja šildymo sistemą su akumuliatoriaus valdymo sistema (BMS), dinamiškai reguliuojant šildymo galią pagal grįžtamąjį temperatūrą, kad subalansuotų energijos suvartojimą ir šildymo efektyvumą.
Kalbant apie našumą, aukštos -kokybės kriogeninės baterijos gali išlaikyti daugiau nei 70 % savo vardinės talpos esant žemesnei -20 laipsnių ar net žemesnei temperatūrai, o iškrovos greitis yra būtinas, kad atitiktų paleidimo ir nuolatinės apkrovos reikalavimus. Jų žemos temperatūros paleidimo galimybė yra ypač svarbi, nes užkertamas kelias „užšalimo išjungimui“, dėl kurio gali nutrūkti misija arba sutrikti įrangos veikimas. Saugos projektavimas turi tuo pačiu metu spręsti kriogeninių ir šildymo sąlygų iššūkius, užtikrinant, kad šildymo procesas nesukeltų vietinio perkaitimo ar šiluminio perkaitimo pavojaus.
Kriogeninės baterijos jau buvo pritaikytos poliariniams moksliniams tyrimams,{0}}elektros linijų tikrinimui dideliame aukštyje esant šaltoms sąlygoms, gelbėjimui stichinių nelaimių metu žiemą, plokščiakalnių žvalgyboms ir kosmoso srityje, žymiai išplečiant įrangos ir sistemų veikimo langą esant ekstremalioms šaltoms sąlygoms ir pagerinant misijos tęstinumą bei duomenų gavimo galimybes. Tikimasi, kad nuolat tobulėjant medžiagų mokslui ir šilumos valdymo technologijoms, kriogeninės baterijos užtikrins labai patikimą ir efektyvų energijos tiekimą platesniame temperatūrų diapazone, užtikrindamos tvirtą energijos palaikymą pažangioms operacijoms ir išteklių plėtrai šaltoje aplinkoje.
