Esploristoj de laTeknika Universitato de Munkeno(TUM) kajUniversitato RWTH Aachenen Germanio komparis la elektran rendimenton de alt-energiaj natriaj jonaj baterioj (SIB-oj) kun tiu de pintnivela alt-energia litio-jona baterio (LIB-oj) kun liti-fero-fosfata (LFP) katodo.

La teamo trovis, ke la ŝargstato kaj temperaturo havas pli altan influon sur la pulsan reziston kaj la impedancon de la SIB-oj ol la LIB-oj, kio povas influi dezajnajn elektojn kaj sugestas, ke SIB-oj povas postuli pli sofistikajn temperaturo- kaj ŝarg-administradajn sistemojn por optimumigi rendimenton, precipe ĉe pli malaltaj ŝargniveloj.

• Por pli klarigi pulsan reziston: la termino rilatas al kiom multe bateria tensio falas kiam subita potencbezono estas aplikata. Tial, la esplorado indikas, ke natriaj-jonaj baterioj estas pli influitaj de ŝarĝnivelo kaj temperaturo ol litio-jonaj baterioj.

Esplorado:

“Natriaj jonaj baterioj [SIB-oj] estas ĝenerale vidataj kiel anstataŭaĵo por LIB-oj,” deklaris la sciencistoj. “Tamen, la diferencoj en la elektrokemia konduto de natrio kaj litio postulas adaptojn kaj ĉe la anodo kaj ĉe la katodo. Dum por litioaj jonaj baterioj [LIB-oj] kutime grafito estas uzata kiel anoda materialo, por SIB-oj malmola karbono nuntempe estas vidata kiel la plej esperiga materialo por SIB-oj.”

Ili ankaŭ klarigis, ke ilia laboro celis plenigi mankon en la esplorado, ĉar ankoraŭ mankas scio pri la elektra konduto de SIB-oj rilate al ŝanĝiĝantaj temperaturoj kaj ŝargostatoj (SOC-oj).

La esplorteamo faris, aparte, elektrajn rendimentajn mezuradojn je temperaturoj intervalantaj de 10 gradoj C ĝis 45 gradoj C kaj malfermcirkvitajn tensiajn mezuradojn de la plena ĉelo je malsamaj temperaturoj same kiel duonĉelajn mezuradojn de la respondaj ĉeloj je 25 °C.

“Plue, ni esploris la influon de temperaturo kaj SOC sur kaj kontinukurentan reziston (R DC) kaj galvanostatan elektrokemia impedancan spektroskopion (GEIS),” ĝi specifis. “Por ekzameni la uzeblan kapaciton, uzeblan energion kaj energiefikecon sub dinamikaj kondiĉoj, ni plenumis testojn pri rapidokapablo aplikante malsamajn ŝarĝrapidojn je malsamaj temperaturoj.”

La esploristoj mezuris litio-jonan baterion, natrio-jonan baterion kun nikelo-mangano-fera katodo, kaj litio-jonan baterion kun LFP-katodo. Ĉiuj tri montris tensian histerezon, kio signifas, ke ilia malferma cirkvita tensio diferencis inter ŝargado kaj malŝargado.

“Interese, por SIB-oj, la histerezo ĉefe okazas ĉe malaltaj SOC-oj, kio, laŭ duonĉelaj mezuradoj, verŝajne ŝuldiĝas al la malmola karbona anodo,” emfazis la akademianoj. “La R DC kaj impedanco de la LIB montras tre malmultan dependecon de la SOC. Kontraste, por SIB-oj, la R DC kaj impedanco signife pliiĝas ĉe SOC-oj sub 30%, dum pli altaj SOC-oj havas la kontraŭan efikon kaj kondukas al pli malaltaj R DC kaj impedancaj valoroj.”

Krome, ili konstatis, ke la temperaturdependeco de R_DC kaj impedanco estas pli alta por SIB-oj ol por LIB-oj. "La LIB-testoj ne montras signifan influon de la SOC sur la tien-reen-vojaĝan efikecon. Kontraste, cikli la SIB-ojn de 50% al 100% SOC povas redukti efikecperdojn je pli ol duono kompare kun cikligado de 0% al 50%," ili plue klarigis, notante, ke la efikeco de SIB-oj kreskas draste kiam cikli la ĉelojn en pli alta SOC-intervalo kompare kun pli malalta SOC-intervalo.