शोधकर्ताओं नेम्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय(टीयूएम) औरआरडब्ल्यूटीएच आचेन विश्वविद्यालयजर्मनी में वैज्ञानिकों ने उच्च ऊर्जा सोडियम-आयन बैटरी (एस.आई.बी.) के विद्युत प्रदर्शन की तुलना लिथियम-आयरन-फॉस्फेट (एल.एफ.पी.) कैथोड वाली अत्याधुनिक उच्च ऊर्जा लिथियम-आयन बैटरी (एल.आई.बी.) से की है।

टीम ने पाया कि चार्ज की स्थिति और तापमान का LIB की तुलना में SIB के पल्स प्रतिरोध और प्रतिबाधा पर अधिक प्रभाव पड़ता है, जो डिजाइन विकल्पों को प्रभावित कर सकता है और सुझाव देता है कि SIB को प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए अधिक परिष्कृत तापमान और चार्ज प्रबंधन प्रणालियों की आवश्यकता हो सकती है, विशेष रूप से कम चार्ज स्तरों पर।

• पल्स प्रतिरोध को और अधिक स्पष्ट करने के लिए: यह शब्द बताता है कि अचानक बिजली की मांग लागू होने पर बैटरी वोल्टेज कितना कम हो जाता है। इसलिए, शोध से पता चलता है कि सोडियम-आयन बैटरियां लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में चार्ज स्तर और तापमान से अधिक प्रभावित होती हैं।

अनुसंधान:

वैज्ञानिकों ने कहा, "सोडियम-आयन बैटरियों [एसआईबी] को आम तौर पर एलआईबी के लिए एक ड्रॉप-इन प्रतिस्थापन के रूप में देखा जाता है।" "फिर भी, सोडियम और लिथियम के इलेक्ट्रोकेमिकल व्यवहार में अंतर के लिए एनोड और कैथोड दोनों पर अनुकूलन की आवश्यकता होती है। जबकि लिथियम-आयन बैटरियों [एलआईबी] के लिए आमतौर पर ग्रेफाइट का उपयोग एनोड सामग्री के रूप में किया जाता है, एसआईबी के लिए हार्ड कार्बन को वर्तमान में एसआईबी के लिए सबसे आशाजनक सामग्री के रूप में देखा जाता है।"

उन्होंने यह भी बताया कि उनके कार्य का उद्देश्य अनुसंधान में कमी को पूरा करना है, क्योंकि विभिन्न तापमानों और आवेश की स्थिति (एसओसी) के संदर्भ में एसआईबी के विद्युत व्यवहार के बारे में अभी भी ज्ञान की कमी है।

अनुसंधान दल ने विशेष रूप से 10 डिग्री सेल्सियस से लेकर 45 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर विद्युत प्रदर्शन मापन और विभिन्न तापमानों पर पूर्ण-सेल के ओपन-सर्किट वोल्टेज मापन के साथ-साथ 25 डिग्री सेल्सियस पर संबंधित सेलों के अर्ध-सेल मापन का संचालन किया।

"इसके अलावा, हमने प्रत्यक्ष धारा प्रतिरोध (आर डीसी) और गैल्वेनोस्टेटिक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (जीईआईएस) दोनों पर तापमान और एसओसी के प्रभाव की जांच की," यह निर्दिष्ट किया। "गतिशील परिस्थितियों में उपयोग करने योग्य क्षमता, उपयोग करने योग्य ऊर्जा और ऊर्जा दक्षता की जांच करने के लिए, हमने विभिन्न तापमानों पर अलग-अलग लोड दरों को लागू करके दर क्षमता परीक्षण किए।"

शोधकर्ताओं ने एक लिथियम-आयन बैटरी, निकेल-मैंगनीज-आयरन कैथोड वाली सोडियम-आयन बैटरी और एक LFP कैथोड वाली लिथियम-आयन बैटरी को मापा। तीनों में वोल्टेज हिस्टैरिसिस दिखा, जिसका मतलब है कि चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के बीच उनके ओपन-सर्किट वोल्टेज में अंतर था।

"दिलचस्प बात यह है कि SIB के लिए, हिस्टैरिसिस मुख्य रूप से कम SOC पर हो रहा है, जो कि अर्ध-सेल माप के अनुसार, संभवतः हार्ड कार्बन एनोड के कारण है," शिक्षाविदों ने जोर दिया। "LIB का R DC और प्रतिबाधा SOC पर बहुत कम निर्भरता दर्शाता है। इसके विपरीत, SIB के लिए, R DC और प्रतिबाधा 30% से कम SOC पर काफी बढ़ जाती है, जबकि उच्च SOC का विपरीत प्रभाव पड़ता है और इससे R DC और प्रतिबाधा मान कम हो जाते हैं।"

इसके अलावा, उन्होंने पाया कि R_DC और प्रतिबाधा की तापमान निर्भरता LIB की तुलना में SIB के लिए अधिक है। "LIB परीक्षण राउंड-ट्रिप दक्षता पर SOC के महत्वपूर्ण प्रभाव को नहीं दिखाते हैं। इसके विपरीत, SIB को 50% से 100% SOC तक साइकलिंग करने से दक्षता में होने वाले नुकसान को 0% से 50% तक साइकलिंग की तुलना में आधे से अधिक कम किया जा सकता है," उन्होंने आगे बताया, यह देखते हुए कि कम SOC रेंज की तुलना में उच्च SOC रेंज में सेल को साइकलिंग करने पर SIB की दक्षता में भारी वृद्धि होती है।