Investigadores doUniversidade Técnica de Múnic(TUM) eUniversidade RWTH de Aquisgránen Alemaña compararon o rendemento eléctrico das baterías de ións de sodio (SIB) de alta enerxía co dunha batería de ións de litio (LIB) de alta enerxía de última xeración cun cátodo de litio-ferro-fosfato (LFP).

O equipo descubriu que o estado de carga e a temperatura teñen unha maior influencia na resistencia ao pulso e na impedancia dos SIB que os LIB, o que pode influír nas eleccións de deseño e suxire que os SIB poden requirir sistemas de xestión de temperatura e carga máis sofisticados para optimizar o rendemento, especialmente a niveis de carga máis baixos.

• Para explicar mellor a resistencia ao pulso: o termo refírese a canto cae a tensión dunha batería cando se aplica unha demanda de enerxía repentina. Polo tanto, a investigación indica que as baterías de ións de sodio vense máis afectadas polo nivel de carga e a temperatura que as baterías de ións de litio.

Investigación:

«As baterías de ións de sodio [SIB] considéranse xeralmente un substituto inmediato das LIB», afirmaron os científicos. «Non obstante, as diferenzas no comportamento electroquímico do sodio e do litio requiren adaptacións tanto no ánodo como no cátodo. Mentres que para as baterías de ións de litio [LIB] adoita empregarse grafito como material do ánodo, para as SIB o carbono duro considérase actualmente o material máis prometedor».

Tamén explicaron que o seu traballo pretendía cubrir unha lagoa na investigación, xa que aínda falta coñecemento sobre o comportamento eléctrico dos SIB en termos de temperaturas variables e estados de carga (SOC).

O equipo de investigación realizou, en particular, medicións do rendemento eléctrico a temperaturas que oscilaban entre os 10 graos C e os 45 graos C e medicións de tensión en circuíto aberto da cela completa a diferentes temperaturas, así como medicións de media cela das celas correspondentes a 25 °C.

«Ademais, investigamos a influencia da temperatura e do estado do carbono (SOC) tanto na resistencia á corrente continua (R CC) como na espectroscopia de impedancia electroquímica galvanostática (GEIS)», especificou. «Para examinar a capacidade utilizable, a enerxía utilizable e a eficiencia enerxética en condicións dinámicas, realizamos probas de capacidade de velocidade aplicando diferentes taxas de carga a diferentes temperaturas».

Os investigadores mediron unha batería de ións de litio, unha batería de ións de sodio cun cátodo de níquel-manganeso-ferro e unha batería de ións de litio cun cátodo LFP. As tres mostraron histérese de tensión, o que significa que a súa tensión en circuíto aberto difería entre a carga e a descarga.

«Curiosamente, para os SIB, a histérese ocorre principalmente a SOC baixos, o que, segundo as medicións da media cela, probablemente se debe ao ánodo de carbono duro», salientaron os académicos. «A R CC e a impedancia do LIB mostran moi pouca dependencia do SOC. Pola contra, para os SIB, a R CC e a impedancia aumentan significativamente a SOC por debaixo do 30 %, mentres que os SOC máis altos teñen o efecto contrario e conducen a valores de R CC e impedancia máis baixos».

Ademais, comprobaron que a dependencia da temperatura de R_DC e a impedancia é maior para os SIB que para os LIB. «As probas dos LIB non mostran unha influencia significativa do SOC na eficiencia de ida e volta. Pola contra, o ciclo dos SIB do 50 % ao 100 % de SOC pode reducir as perdas de eficiencia en máis da metade en comparación co ciclo do 0 % ao 50 %», explicaron ademais, sinalando que a eficiencia dos SIB medra drasticamente ao ciclos as celas nun rango de SOC máis alto en comparación cun rango de SOC máis baixo.