Para peneliti dariUniversitas Teknik Munich(TUM) danUniversitas RWTH Aachendi Jerman telah membandingkan kinerja kelistrikan baterai ion natrium berenergi tinggi (SIB) dengan baterai ion litium berenergi tinggi (LIB) canggih dengan katoda litium-besi-fosfat (LFP).

Tim menemukan bahwa status pengisian daya dan suhu memiliki pengaruh lebih tinggi pada resistansi pulsa dan impedansi SIB daripada LIB, yang dapat memengaruhi pilihan desain dan menunjukkan bahwa SIB mungkin memerlukan sistem manajemen suhu dan pengisian daya yang lebih canggih untuk mengoptimalkan kinerja, terutama pada tingkat pengisian daya yang lebih rendah.

• Untuk menjelaskan lebih lanjut tentang resistensi pulsa: istilah ini mengacu pada seberapa besar penurunan tegangan baterai ketika permintaan daya tiba-tiba diterapkan. Oleh karena itu, penelitian menunjukkan bahwa baterai natrium-ion lebih terpengaruh oleh tingkat pengisian daya dan suhu dibandingkan baterai litium-ion.

Riset:

"Baterai ion natrium [SIB] umumnya dianggap sebagai pengganti langsung untuk LIB," ujar para ilmuwan. "Namun demikian, perbedaan perilaku elektrokimia natrium dan litium memerlukan adaptasi pada anoda dan katoda. Sementara untuk baterai ion litium [LIB] biasanya grafit digunakan sebagai material anoda, untuk SIB, karbon keras saat ini dipandang sebagai material yang paling menjanjikan untuk SIB."

Mereka juga menjelaskan bahwa pekerjaan mereka dimaksudkan untuk mengisi kesenjangan dalam penelitian, karena masih kurangnya pengetahuan tentang perilaku kelistrikan SIB dalam hal variasi suhu dan keadaan muatan (SOC).

Tim peneliti melakukan, khususnya, pengukuran kinerja kelistrikan pada suhu berkisar antara 10 derajat C hingga 45 derajat C dan pengukuran tegangan rangkaian terbuka sel penuh pada suhu berbeda serta pengukuran setengah sel dari sel terkait pada suhu 25 C.

"Lebih lanjut, kami menyelidiki pengaruh suhu dan SOC terhadap resistansi arus searah (R DC) dan spektroskopi impedansi elektrokimia galvanostatik (GEIS)," jelasnya. "Untuk memeriksa kapasitas yang dapat digunakan, energi yang dapat digunakan, dan efisiensi energi dalam kondisi dinamis, kami melakukan uji kapabilitas laju dengan menerapkan laju beban yang berbeda pada suhu yang berbeda."

Para peneliti mengukur baterai litium-ion, baterai natrium-ion dengan katoda nikel-mangan-besi, dan baterai litium-ion dengan katoda LFP. Ketiganya menunjukkan histeresis tegangan, yang berarti tegangan sirkuit terbukanya berbeda antara pengisian dan pengosongan.

"Menariknya, untuk SIB, histeresis terutama terjadi pada SOC rendah, yang, menurut pengukuran setengah sel, kemungkinan besar disebabkan oleh anoda karbon keras," tegas para akademisi. "R DC dan impedansi LIB menunjukkan ketergantungan yang sangat kecil pada SOC. Sebaliknya, untuk SIB, R DC dan impedansi meningkat secara signifikan pada SOC di bawah 30%, sementara SOC yang lebih tinggi memiliki efek sebaliknya dan menyebabkan nilai R DC dan impedansi yang lebih rendah."

Lebih lanjut, mereka memastikan bahwa ketergantungan suhu R_DC dan impedansi lebih tinggi untuk SIB dibandingkan LIB. "Uji LIB tidak menunjukkan pengaruh SOC yang signifikan terhadap efisiensi bolak-balik. Sebaliknya, siklus SIB dari 50% ke 100% SOC dapat mengurangi kerugian efisiensi lebih dari setengahnya dibandingkan dengan siklus dari 0% ke 50%," jelas mereka lebih lanjut, mencatat bahwa efisiensi SIB meningkat drastis ketika siklus sel dalam rentang SOC yang lebih tinggi dibandingkan dengan rentang SOC yang lebih rendah.