Даследчыкі зТэхнічны ўніверсітэт Мюнхена(ТУМ) іРэйн-Вест-Хілз Ахенскі ўніверсітэтУ Германіі параўналі электрычныя характарыстыкі высокаэнергетычных натрый-іённых акумулятараў (SIB) з характарыстыкамі сучасных высокаэнергетычных літый-іённых акумулятараў (LIB) з літый-жалеза-фасфатным (LFP) катодам.

Каманда выявіла, што стан зарада і тэмпература аказваюць большы ўплыў на імпульснае супраціўленне і імпеданс SIB, чым LIB, што можа паўплываць на выбар канструкцыі і сведчыць аб тым, што SIB могуць патрабаваць больш складаных сістэм кіравання тэмпературай і зарадам для аптымізацыі прадукцыйнасці, асабліва пры нізкіх узроўнях зарада.

• Каб больш падрабязна растлумачыць імпульснае супраціўленне: гэты тэрмін адносіцца да таго, наколькі падае напружанне акумулятара пры рэзкім павелічэнні магутнасці. Такім чынам, даследаванні паказваюць, што натрыева-іённыя акумулятары больш уплываюць узровень зарада і тэмпература, чым на літый-іённыя акумулятары.

Даследаванні:

«Натрый-іённыя акумулятары [SIB] звычайна разглядаюцца як кароткая замена LIB», — заявілі навукоўцы. «Тым не менш, адрозненні ў электрахімічных уласцівасцях натрыю і літыя патрабуюць адаптацыі як анода, так і катода. У той час як для літый-іённых акумулятараў [LIB] звычайна графіт выкарыстоўваецца ў якасці аноднага матэрыялу, для SIB цвёрды вуглярод у цяперашні час лічыцца найбольш перспектыўным матэрыялам для SIB».

Яны таксама растлумачылі, што іх праца была прызначана для таго, каб запоўніць прабел у даследаваннях, бо да гэтага часу не хапае ведаў аб электрычных паводзінах SIB з пункту гледжання змены тэмпературы і стану зарада (SOC).

Даследчая група правяла, у прыватнасці, вымярэнні электрычных характарыстык пры тэмпературах ад 10°C да 45°C і вымярэнні напружання халастога ходу поўнага элемента пры розных тэмпературах, а таксама вымярэнні паўэлементаў адпаведных элементаў пры 25°C.

«Акрамя таго, мы даследавалі ўплыў тэмпературы і ўзроўню зараду ў напрузе як на супраціўленне пастаяннаму току (R DC), так і на гальванастатычную электрахімічную імпедансную спектраскапію (GEIS), — удакладняецца ў паведамленні. — Каб вывучыць карысную ёмістасць, карысную энергію і энергаэфектыўнасць у дынамічных умовах, мы правялі выпрабаванні хуткасці, прымяняючы розныя хуткасці нагрузкі пры розных тэмпературах».

Даследчыкі вымералі літый-іённы акумулятар, натрый-іённы акумулятар з нікель-марганцава-жалезным катодам і літый-іённы акумулятар з LFP-катодам. Усе тры паказалі гістэрэзіс напружання, гэта значыць напружанне іх халастога ходу адрознівалася паміж зарадкай і разрадкай.

«Цікава, што для SIB гістэрэзіс у асноўным узнікае пры нізкіх SOC, што, згодна з вымярэннямі паўэлементаў, верагодна, звязана з цвёрдым вугляродным анодам», — падкрэслілі навукоўцы. «R DC і імпеданс LIB вельмі мала залежаць ад SOC. Наадварот, для SIB R DC і імпеданс значна павялічваюцца пры SOC ніжэй за 30%, у той час як больш высокія SOC маюць супрацьлеглы эфект і прыводзяць да ніжэйшых значэнняў R DC і імпедансу».

Больш за тое, яны высветлілі, што тэмпературная залежнасць R_DC і імпедансу вышэйшая для SIB, чым для LIB. «Выпрабаванні LIB не паказваюць істотнага ўплыву SOC на эфектыўнасць паўторнага нагрэву. Наадварот, цыклічнае ўключэнне/выключэнне SIB ад 50% да 100% SOC можа знізіць страты эфектыўнасці больш чым удвая ў параўнанні з цыклаваннем ад 0% да 50%», — далей растлумачылі яны, адзначыўшы, што эфектыўнасць SIB рэзка ўзрастае пры цыклічным уключэнні ячэек у больш высокім дыяпазоне SOC у параўнанні з больш нізкім дыяпазонам SOC.