शोधकर्ताओं नेम्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय(टीयूएम) औरआरडब्ल्यूटीएच आचेन विश्वविद्यालयजर्मनी में वैज्ञानिकों ने उच्च ऊर्जा सोडियम-आयन बैटरियों (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 स्पष्ट करने के लिए: यह शब्द उस वोल्टेज को संदर्भित करता है जो अचानक बिजली की मांग लागू होने पर बैटरी वोल्टेज में गिरावट का संकेत देता है। इसलिए, शोध से पता चलता है कि सोडियम-आयन बैटरियाँ लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में चार्ज स्तर और तापमान से अधिक प्रभावित होती हैं।

अनुसंधान:

वैज्ञानिकों ने बताया, "सोडियम-आयन बैटरियों [एसआईबी] को आमतौर पर एलआईबी के विकल्प के रूप में देखा जाता है। फिर भी, सोडियम और लिथियम के विद्युत-रासायनिक व्यवहार में अंतर के कारण एनोड और कैथोड, दोनों में अनुकूलन की आवश्यकता होती है। लिथियम-आयन बैटरियों [एलआईबी] के लिए आमतौर पर ग्रेफाइट का उपयोग एनोड सामग्री के रूप में किया जाता है, जबकि एसआईबी के लिए कठोर कार्बन को वर्तमान में सबसे आशाजनक सामग्री माना जाता है।"

उन्होंने यह भी बताया कि उनके कार्य का उद्देश्य अनुसंधान में एक कमी को पूरा करना था, 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 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 कार्य किया।

"इसके अलावा, हमने प्रत्यक्ष धारा प्रतिरोध (आर डीसी) और गैल्वेनोस्टेटिक इलेक्ट्रोकेमिकल इम्पेडेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी (जीईआईएस) दोनों पर तापमान और एसओसी के प्रभाव की जाँच की," इसमें बताया गया। "गतिशील परिस्थितियों में उपयोग योग्य क्षमता, उपयोग योग्य ऊर्जा और ऊर्जा दक्षता की जाँच करने के लिए, हमने विभिन्न तापमानों पर अलग-अलग भार दर लागू करके दर क्षमता परीक्षण किए।"

शोधकर्ताओं ने एक लिथियम-आयन बैटरी, एक निकल-मैंगनीज-लौह कैथोड वाली सोडियम-आयन बैटरी, और एक एलएफपी कैथोड वाली लिथियम-आयन बैटरी का मापन किया। तीनों में वोल्टेज हिस्टैरिसिस दिखा, यानी चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के बीच उनके ओपन-सर्किट वोल्टेज में अंतर था।

"दिलचस्प बात यह है कि एसआईबी के लिए, हिस्टैरिसिस मुख्य रूप से कम एसओसी पर हो रहा है, जो अर्ध-सेल मापों के अनुसार, संभवतः कठोर कार्बन एनोड के कारण है," शिक्षाविदों ने ज़ोर दिया। "एलआईबी का आर डीसी और प्रतिबाधा एसओसी पर बहुत कम निर्भरता दर्शाता है। इसके विपरीत, एसआईबी के लिए, 30% से कम एसओसी पर आर डीसी और प्रतिबाधा में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, जबकि उच्च एसओसी का विपरीत प्रभाव पड़ता है और आर डीसी और प्रतिबाधा मान कम हो जाते हैं।"

इसके अलावा, उन्होंने यह भी पाया कि R_DC और प्रतिबाधा की तापमान निर्भरता SIBs के लिए LIBs की तुलना में अधिक है। "LIB परीक्षण राउंड-ट्रिप दक्षता पर SOC के महत्वपूर्ण प्रभाव को नहीं दर्शाते हैं। इसके विपरीत, SIBs को 50% से 100% SOC तक साइकलिंग करने से दक्षता हानि 0% से 50% तक साइकलिंग की तुलना में आधे से भी अधिक कम हो सकती है," उन्होंने आगे बताया, यह देखते हुए कि निम्न SOC रेंज की तुलना में उच्च SOC रेंज में सेलों को साइकलिंग करने पर SIBs की दक्षता में भारी वृद्धि होती है।