शोधकर्ताओं नेम्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय(TUM) औरआरडब्ल्यूटीएच आचेन विश्वविद्यालयजर्मनी में शोधकर्ताओं ने उच्च-ऊर्जा सोडियम-आयन बैटरी (एसआईबी) के विद्युत प्रदर्शन की तुलना लिथियम-आयरन-फॉस्फेट (एलएफपी) कैथोड वाली अत्याधुनिक उच्च-ऊर्जा लिथियम-आयन बैटरी (एलआईबी) के विद्युत प्रदर्शन से की है।

टीम ने पाया कि एसआईबी की पल्स प्रतिरोधकता और प्रतिबाधा पर आवेश की स्थिति और तापमान का प्रभाव एलआईबी की तुलना में अधिक होता है, जो डिजाइन विकल्पों को प्रभावित कर सकता है और यह बताता है कि एसआईबी को प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए, विशेष रूप से कम आवेश स्तरों पर, अधिक परिष्कृत तापमान और आवेश प्रबंधन प्रणालियों की आवश्यकता हो सकती है।

• पल्स प्रतिरोध को और विस्तार से समझाने के लिए: यह शब्द उस मात्रा को संदर्भित करता है जितनी बैटरी वोल्टेज अचानक बिजली की मांग होने पर गिरती 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 बैटरी (एसआईबी) को आमतौर पर लिथियम-आयन बैटरी के सीधे विकल्प के रूप में देखा जाता है। हालांकि, सोडियम और लिथियम के विद्युत रासायनिक व्यवहार में अंतर के कारण एनोड और कैथोड दोनों में बदलाव की आवश्यकता होती है। लिथियम-आयन बैटरी (एलआईबी) में आमतौर पर ग्रेफाइट को एनोड सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है, जबकि एसआईबी के लिए हार्ड कार्बन को वर्तमान में सबसे आशाजनक सामग्री माना जाता है।”

उन्होंने यह भी बताया कि उनका काम अनुसंधान में मौजूद एक कमी को पूरा करने के उद्देश्य से किया गया था, क्योंकि तापमान और आवेश की स्थिति (एसओसी) में बदलाव के संदर्भ में एसआईबी के विद्युत व्यवहार के बारे में अभी भी ज्ञान की कमी है।

शोध दल ने विशेष रूप से 10 डिग्री सेल्सियस से 45 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर विद्युत प्रदर्शन माप और विभिन्न तापमानों पर पूर्ण-सेल के ओपन-सर्किट वोल्टेज माप के साथ-साथ 25 डिग्री सेल्सियस पर संबंधित सेलों के हाफ-सेल माप किए।

“इसके अलावा, हमने प्रत्यक्ष धारा प्रतिरोध (आर डीसी) और गैल्वेनोस्टैटिक इलेक्ट्रोकेमिकल इम्पीडेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी (जीईआईएस) दोनों पर तापमान और एसओसी के प्रभाव की जांच की,” इसमें स्पष्ट किया गया। “गतिशील परिस्थितियों में प्रयोग करने योग्य क्षमता, प्रयोग करने योग्य ऊर्जा और ऊर्जा दक्षता का परीक्षण करने के लिए, हमने विभिन्न तापमानों पर अलग-अलग लोड दरों को लागू करके दर क्षमता परीक्षण किए।”

शोधकर्ताओं ने लिथियम-आयन बैटरी, निकल-मैंगनीज-आयरन कैथोड वाली सोडियम-आयन बैटरी और एलएफपी कैथोड वाली लिथियम-आयन बैटरी का मापन किया। तीनों में वोल्टेज हिस्टैरेसिस देखा गया, जिसका अर्थ है कि चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान उनके ओपन-सर्किट वोल्टेज में अंतर था।

“दिलचस्प बात यह है कि एसआईबी के लिए, हिस्टैरेसिस मुख्य रूप से कम एसओसी पर हो रहा है, जो हाफ-सेल माप के अनुसार, संभवतः हार्ड कार्बन एनोड के कारण है,” शिक्षाविदों ने जोर दिया। “एलआईबी का आर डीसी और प्रतिबाधा एसओसी पर बहुत कम निर्भर करता है। इसके विपरीत, एसआईबी के लिए, आर डीसी और प्रतिबाधा 30% से कम एसओसी पर काफी बढ़ जाते हैं, जबकि उच्च एसओसी का विपरीत प्रभाव होता है और आर डीसी और प्रतिबाधा के मान कम हो जाते हैं।”

इसके अलावा, उन्होंने यह भी पाया कि R_DC और प्रतिबाधा की तापमान निर्भरता LIBs की तुलना में SIBs के लिए अधिक होती है। “LIB परीक्षणों से राउंड-ट्रिप दक्षता पर SOC का कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं दिखता है। इसके विपरीत, SIBs को 50% से 100% SOC तक साइकल करने से 0% से 50% तक साइकल करने की तुलना में दक्षता हानि आधे से अधिक कम हो सकती है,” उन्होंने आगे बताया, साथ ही यह भी कहा कि कम SOC रेंज की तुलना में उच्च SOC रेंज में सेल को साइकल करने पर SIBs की दक्षता में काफी वृद्धि होती है।