ના સંશોધકોમ્યુનિકની ટેકનિકલ યુનિવર્સિટી(TUM) અનેRWTH આચેન યુનિવર્સિટીજર્મનીમાં, ઉચ્ચ-ઊર્જા સોડિયમ-આયન બેટરી (SIBs) ના વિદ્યુત પ્રદર્શનની તુલના લિથિયમ-આયર્ન-ફોસ્ફેટ (LFP) કેથોડ સાથે અત્યાધુનિક ઉચ્ચ-ઊર્જા લિથિયમ-આયન બેટરી (LIBs) સાથે કરવામાં આવી છે.

ટીમે શોધી કાઢ્યું કે ચાર્જની સ્થિતિ અને તાપમાનનો LIBs કરતાં SIBs ના પલ્સ પ્રતિકાર અને અવબાધ પર વધુ પ્રભાવ પડે છે, જે ડિઝાઇન પસંદગીઓને પ્રભાવિત કરી શકે છે અને સૂચવે છે કે SIBs ને કામગીરીને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે વધુ આધુનિક તાપમાન અને ચાર્જ વ્યવસ્થાપન પ્રણાલીઓની જરૂર પડી શકે છે, ખાસ કરીને ઓછા ચાર્જ સ્તરો પર.

• પલ્સ પ્રતિકારને વધુ સમજાવવા માટે: આ શબ્દનો અર્થ એ થાય છે કે જ્યારે અચાનક પાવર માંગ લાગુ પડે છે ત્યારે બેટરી વોલ્ટેજ કેટલો ઘટે છે. તેથી, સંશોધન સૂચવે છે કે સોડિયમ-આયન બેટરીઓ લિથિયમ-આયન બેટરી કરતાં ચાર્જ સ્તર અને તાપમાનથી વધુ પ્રભાવિત થાય છે.

સંશોધન:

"સોડિયમ-આયન બેટરી [SIBs] ને સામાન્ય રીતે LIBs માટે ડ્રોપ-ઇન રિપ્લેસમેન્ટ તરીકે જોવામાં આવે છે," વૈજ્ઞાનિકોએ જણાવ્યું. "તેમ છતાં, સોડિયમ અને લિથિયમના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ વર્તણૂકમાં તફાવતને કારણે એનોડ અને કેથોડ બંને પર અનુકૂલનની જરૂર પડે છે. જ્યારે લિથિયમ-આયન બેટરી [LIBs] માટે સામાન્ય રીતે ગ્રેફાઇટનો ઉપયોગ એનોડ સામગ્રી તરીકે થાય છે, ત્યારે SIBs માટે હાલમાં સખત કાર્બનને SIBs માટે સૌથી આશાસ્પદ સામગ્રી તરીકે જોવામાં આવે છે."

તેઓએ એ પણ સમજાવ્યું કે તેમના કાર્યનો હેતુ સંશોધનમાં રહેલી ખાલી જગ્યા ભરવાનો હતો, કારણ કે વિવિધ તાપમાન અને ચાર્જની સ્થિતિ (SOC) ના સંદર્ભમાં SIB ના વિદ્યુત વર્તન વિશે હજુ પણ જ્ઞાનનો અભાવ છે.

સંશોધન ટીમે ખાસ કરીને, 10 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી 45 ડિગ્રી સેલ્સિયસ તાપમાને વિદ્યુત કામગીરી માપન અને વિવિધ તાપમાને પૂર્ણ-કોષના ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ માપન તેમજ 25 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર અનુરૂપ કોષોના અર્ધ-કોષ માપન હાથ ધર્યા.

"વધુમાં, અમે ડાયરેક્ટ કરંટ રેઝિસ્ટન્સ (R DC) અને ગેલ્વેનોસ્ટેટિક ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઇમ્પિડન્સ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (GEIS) બંને પર તાપમાન અને SOC ના પ્રભાવની તપાસ કરી," તે સ્પષ્ટ કરે છે. "ગતિશીલ પરિસ્થિતિઓમાં ઉપયોગી ક્ષમતા, ઉપયોગી ઊર્જા અને ઊર્જા કાર્યક્ષમતાનું પરીક્ષણ કરવા માટે, અમે વિવિધ તાપમાને વિવિધ લોડ દર લાગુ કરીને દર ક્ષમતા પરીક્ષણો કર્યા."

સંશોધકોએ લિથિયમ-આયન બેટરી, નિકલ-મેંગેનીઝ-આયર્ન કેથોડવાળી સોડિયમ-આયન બેટરી અને LFP કેથોડવાળી લિથિયમ-આયન બેટરી માપી. ત્રણેયમાં વોલ્ટેજ હિસ્ટેરેસિસ જોવા મળ્યો, જેનો અર્થ એ થયો કે તેમનો ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ વચ્ચે અલગ હતો.

"રસપ્રદ વાત એ છે કે, SIBs માટે, હિસ્ટેરેસિસ મુખ્યત્વે નીચા SOCs પર થાય છે, જે અર્ધ-કોષ માપન મુજબ, કદાચ સખત કાર્બન એનોડને કારણે છે," શિક્ષણવિદોએ ભાર મૂક્યો. "LIB ના R DC અને અવબાધ SOC પર ખૂબ ઓછી નિર્ભરતા દર્શાવે છે. તેનાથી વિપરીત, SIBs માટે, R DC અને અવબાધ 30% થી ઓછા SOCs પર નોંધપાત્ર રીતે વધે છે, જ્યારે ઉચ્ચ SOCs વિપરીત અસર કરે છે અને નીચા R DC અને અવબાધ મૂલ્યો તરફ દોરી જાય છે."

વધુમાં, તેઓએ ખાતરી કરી કે LIBs કરતાં SIBs માટે R_DC અને અવબાધનું તાપમાન નિર્ભરતા વધારે છે. "LIB પરીક્ષણો રાઉન્ડ-ટ્રીપ કાર્યક્ષમતા પર SOC નો નોંધપાત્ર પ્રભાવ દર્શાવતા નથી. તેનાથી વિપરીત, SIBs ને 50% થી 100% SOC સુધી સાયકલ ચલાવવાથી કાર્યક્ષમતાના નુકસાનને 0% થી 50% સુધી સાયકલ ચલાવવાની તુલનામાં અડધાથી વધુ ઘટાડી શકાય છે," તેમણે આગળ સમજાવ્યું, નોંધ્યું કે નીચા SOC શ્રેણીની તુલનામાં ઉચ્ચ SOC શ્રેણીમાં કોષોને સાયકલ ચલાવવાથી SIBs ની કાર્યક્ષમતામાં ભારે વધારો થાય છે.