ՀետազոտողներՄյունխենի տեխնիկական համալսարան(TUM) ևRWTH Աախենի համալսարանԳերմանիայում համեմատել են բարձր էներգիայի նատրիում-իոնային մարտկոցների (SIB) էլեկտրական կատարողականությունը լիթիում-երկաթ-ֆոսֆատ (LFP) կաթոդով ժամանակակից բարձր էներգիայի լիթիում-իոնային մարտկոցների (LIB) էլեկտրական կատարողականության հետ։

Խումբը պարզել է, որ լիցքավորման վիճակը և ջերմաստիճանը ավելի մեծ ազդեցություն ունեն SIB-ների իմպուլսային դիմադրության և իմպեդանսի վրա, քան LIB-ները, ինչը կարող է ազդել նախագծման ընտրության վրա և ենթադրում է, որ SIB-ները կարող են պահանջել ավելի բարդ ջերմաստիճանի և լիցքի կառավարման համակարգեր՝ աշխատանքը օպտիմալացնելու համար, հատկապես ցածր լիցքավորման մակարդակներում։

• Իմպուլսային դիմադրությունն ավելի մանրամասն բացատրելու համար. այս տերմինը վերաբերում է մարտկոցի լարման անկմանը, երբ հանկարծակի էներգիայի պահանջարկ է առաջանում: Հետևաբար, հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ նատրիում-իոնային մարտկոցները ավելի շատ են տուժում լիցքավորման մակարդակից և ջերմաստիճանից, քան լիթիում-իոնային մարտկոցները:

Հետազոտություն.

«Նատրիում-իոնային մարտկոցները [SIB] սովորաբար դիտվում են որպես LIB-ների փոխարինող», - նշել են գիտնականները: «Այնուամենայնիվ, նատրիումի և լիթիումի էլեկտրաքիմիական վարքի տարբերությունները պահանջում են հարմարեցումներ և՛ անոդի, և՛ կաթոդի վրա: Մինչդեռ լիթիում-իոնային մարտկոցների [LIB] համար սովորաբար գրաֆիտն օգտագործվում է որպես անոդի նյութ, SIB-ների համար ներկայումս կոշտ ածխածինը դիտվում է որպես SIB-ների համար ամենախոստումնալից նյութ»:

Նրանք նաև բացատրեցին, որ իրենց աշխատանքը նախատեսված էր հետազոտության մեջ առկա բացը լրացնելու համար, քանի որ դեռևս բավարար գիտելիքներ չկան SIB-ների էլեկտրական վարքագծի վերաբերյալ՝ տարբեր ջերմաստիճանների և լիցքի վիճակի (SOC) առումով։

Հետազոտական ​​խումբը, մասնավորապես, իրականացրել է էլեկտրական կատարողականի չափումներ 10-ից մինչև 45 աստիճան C ջերմաստիճաններում և լրիվ բջիջի բաց միացման լարման չափումներ տարբեր ջերմաստիճաններում, ինչպես նաև համապատասխան բջիջների կիսաբջիջների չափումներ 25 աստիճան C ջերմաստիճանում։

«Ավելին, մենք ուսումնասիրեցինք ջերմաստիճանի և SOC-ի ազդեցությունը ինչպես հաստատուն հոսանքի դիմադրության (R DC), այնպես էլ գալվանոստատիկ էլեկտրաքիմիական իմպեդանսի սպեկտրոսկոպիայի (GEIS) վրա», - նշված է հաղորդագրության մեջ: «Դինամիկ պայմաններում օգտագործելի հզորությունը, օգտագործելի էներգիան և էներգաարդյունավետությունը ուսումնասիրելու համար մենք իրականացրեցինք արագության ունակության թեստեր՝ կիրառելով տարբեր բեռնվածության արագություններ տարբեր ջերմաստիճաններում»:

Հետազոտողները չափել են լիթիում-իոնային մարտկոց, նատրիում-իոնային մարտկոց՝ նիկել-մանգան-երկաթ կաթոդով, և լիթիում-իոնային մարտկոց՝ LFP կաթոդով: Երեքն էլ ցույց են տվել լարման հիստերեզիս, ինչը նշանակում է, որ դրանց բաց միացման լարումը տարբերվում է լիցքավորման և լիցքաթափման ժամանակ:

«Հետաքրքիր է, որ SIB-ների դեպքում հիստերեզիսը հիմնականում տեղի է ունենում ցածր SOC-ների դեպքում, ինչը, ըստ կիսաբջիջների չափումների, հավանաբար պայմանավորված է կարծր ածխածնային անոդով», - ընդգծեցին գիտնականները: «LIB-ի R DC-ն և իմպեդանսը շատ քիչ կախվածություն ունեն SOC-ից: Ի տարբերություն դրա, SIB-ների դեպքում R DC-ն և իմպեդանսը զգալիորեն աճում են 30%-ից ցածր SOC-ների դեպքում, մինչդեռ ավելի բարձր SOC-ները հակառակ ազդեցությունն ունեն և հանգեցնում են R DC-ի և իմպեդանսի ավելի ցածր արժեքների»:

Ավելին, նրանք պարզեցին, որ R_DC-ի և իմպեդանսի ջերմաստիճանային կախվածությունն ավելի բարձր է SIB-ների համար, քան LIB-ների համար: «LIB թեստերը չեն ցույց տալիս SOC-ի էական ազդեցությունը երկկողմանի արդյունավետության վրա: Ի հակադրություն, SIB-ների 50%-ից մինչև 100% SOC ցիկլիկացումը կարող է կրճատել արդյունավետության կորուստները կեսից ավելիով՝ համեմատած 0%-ից մինչև 50% ցիկլիկացման հետ», - հետագայում բացատրեցին նրանք՝ նշելով, որ SIB-ների արդյունավետությունը կտրուկ աճում է, երբ բջիջները ցիկլիկացնում են SOC-ի ավելի բարձր միջակայքում՝ SOC-ի ավելի ցածր միջակայքի համեմատ: