ተመራማሪዎች ከየሙኒክ የቴክኒክ ዩኒቨርሲቲ(ቲዩም) እናየRWTH አቼን ዩኒቨርሲቲበጀርመን የከፍተኛ ኃይል ሶዲየም-አዮን ባትሪዎች (SIBs) የኤሌክትሪክ አፈጻጸም ከሊቲየም-አይረን-ፎስፌት (LFP) ካቶድ ጋር ካለው ዘመናዊ ከፍተኛ ኃይል ሶዲየም-አዮን ባትሪ (LIBs) ጋር አነጻጽረዋል።

ቡድኑ የኃይል መሙያ ሁኔታ እና የሙቀት መጠን ከLIBዎች ይልቅ በSIBዎች የልብ ምት መቋቋም እና በSIBዎች ኢምፔዳንስ ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ እንደሚያሳድሩ አረጋግጧል፣ ይህም የዲዛይን ምርጫዎችን ሊነካ ይችላል እና SIBs አፈፃፀምን ለማሻሻል የበለጠ የተራቀቁ የሙቀት እና የኃይል መሙያ አስተዳደር ስርዓቶችን ሊፈልጉ እንደሚችሉ ይጠቁማል፣ በተለይም በዝቅተኛ የኃይል መሙያ ደረጃዎች።

• የልብ ምት መቋቋምን የበለጠ ለማብራራት፡ ቃሉ ድንገተኛ የኃይል ፍላጎት ሲተገበር የባትሪ ቮልቴጅ ምን ያህል እንደሚቀንስ ያመለክታል። ስለዚህ፣ ጥናቱ እንደሚያመለክተው የሶዲየም-አዮን ባትሪዎች ከሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ይልቅ በቻርጅ ደረጃ እና በሙቀት መጠን የበለጠ ተጽዕኖ ያሳድራሉ።

ምርምር፡

“ሶዲየም-አዮን ባትሪዎች [SIBዎች] በአጠቃላይ ለLIBዎች ምትክ ሆነው ይታያሉ” ሲሉ ሳይንቲስቶች ተናግረዋል። “ይሁን እንጂ፣ በሶዲየም እና በሊቲየም የኤሌክትሮኬሚካላዊ ባህሪ ውስጥ ያሉት ልዩነቶች በአኖድ እና በካቶድ ላይ ማስተካከያ ያስፈልጋቸዋል። ለሊቲየም-አዮን ባትሪዎች [LIBs] ብዙውን ጊዜ ግራፋይት እንደ አኖድ ቁሳቁስ ጥቅም ላይ የሚውል ሲሆን፣ ለSIBዎች ግን ጠንካራ ካርቦን በአሁኑ ጊዜ ለSIBዎች በጣም ተስፋ ሰጪ ቁሳቁስ ተደርጎ ይታያል።”

በተጨማሪም የ SIBs የኤሌክትሪክ ባህሪ በተለያዩ የሙቀት መጠኖች እና የክፍያ ሁኔታዎች (SOCs) ረገድ አሁንም በቂ እውቀት ስለሌለ፣ በጥናቱ ውስጥ ያለውን ክፍተት ለመሙላት የታሰበ ሥራቸው እንደሆነ አብራርተዋል።

የምርምር ቡድኑ በተለይም ከ10 ዲግሪ ሴልሺየስ እስከ 45 ዲግሪ ሴልሺየስ ባለው የሙቀት መጠን የኤሌክትሪክ አፈጻጸም መለኪያዎችን እና በተለያዩ የሙቀት መጠኖች የሙሉ ሴል ክፍት-ዑደት ቮልቴጅ መለኪያዎችን እንዲሁም በ25 ዲግሪ ሴልሺየስ የሚገኙ ተጓዳኝ ህዋሶችን ግማሽ-ሴል መለኪያዎችን አካሂዷል።

“ከዚህም በላይ የሙቀት መጠን እና የSOC በሁለቱም ቀጥተኛ የጅረት መቋቋም (R DC) እና በgalvanostatic electrochemical impedance spectroscopy (GEIS) ላይ ያላቸውን ተጽእኖ መርምረናል” ሲል ገልጿል። “በተለዋዋጭ ሁኔታዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ሊውል የሚችል አቅም፣ ጥቅም ላይ ሊውል የሚችል ኃይል እና የኃይል ቆጣቢነትን ለመመርመር፣ በተለያዩ የሙቀት መጠኖች የተለያዩ የጭነት መጠኖችን በመተግበር የፍጥነት አቅም ሙከራዎችን አድርገናል።”

ተመራማሪዎቹ የሊቲየም-አዮን ባትሪ፣ የኒኬል-ማንጋኒዝ-ብረት ካቶድ ያለው የሶዲየም-አዮን ባትሪ እና የLFP ካቶድ ያለው የሊቲየም-አዮን ባትሪ ለክተዋል። ሦስቱም የቮልቴጅ ሃይስቴሬሲስ አሳይተዋል፣ ይህም ማለት ክፍት-ዑደት ቮልቴጃቸው በቻርጅ መሙላት እና በኃይል መሙላት መካከል የተለየ ነው ማለት ነው።

“በሚያስደንቀው ሁኔታ፣ ለ SIBs፣ hysteresis በዋነኝነት የሚከሰተው በዝቅተኛ SOCs ላይ ነው፣ ይህም በግማሽ ሴል መለኪያዎች መሠረት ምናልባትም በጠንካራ ካርቦን አኖድ ምክንያት ሊሆን ይችላል” ሲሉ ምሁራኑ አፅንዖት ሰጥተዋል። “የ R DC እና የ LIB impedance በ SOC ላይ በጣም ጥገኝነት አይታይባቸውም። በተቃራኒው፣ ለ SIBs፣ R DC እና impedance ከ 30% በታች በሆኑ SOCs ላይ በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራሉ፣ ከፍ ያሉ SOCs ደግሞ ተቃራኒ ውጤት አላቸው እና ዝቅተኛ የ R DC እና የኢምፔዳንስ እሴቶችን ያስከትላሉ።”

ከዚህም በላይ፣ የR_DC እና የኢምፔዳንስ የሙቀት መጠን ጥገኝነት ከLIBs ይልቅ ለSIBዎች ከፍ ያለ መሆኑን አረጋግጠዋል። “የLIB ምርመራዎች የSOCን በዙር ጉዞ ውጤታማነት ላይ ጉልህ ተጽዕኖ አያሳዩም። በተቃራኒው፣ SIBsን ከ50% ወደ 100% SOC ማሽከርከር ከ0% ወደ 50% ብስክሌት መንዳት የቅልጥፍና ኪሳራዎችን ከግማሽ በላይ ሊቀንስ ይችላል” ሲሉ አክለውም ከዝቅተኛ የSOC ክልል ጋር ሲነጻጸር በከፍተኛ የSOC ክልል ውስጥ ያሉ ሴሎችን ሲዞሩ የSIBs ውጤታማነት በከፍተኛ ሁኔታ እንደሚጨምር ገልጸዋል።