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 resistansi pulsa: istilah tersebut mengacu pada seberapa besar tegangan baterai turun saat permintaan daya tiba-tiba diterapkan. Oleh karena itu, penelitian menunjukkan bahwa baterai natrium-ion lebih terpengaruh oleh tingkat pengisian daya dan suhu daripada baterai litium-ion.

Riset:

“Baterai ion natrium [SIB] umumnya dianggap sebagai pengganti LIB,” kata para ilmuwan. “Namun, perbedaan dalam perilaku elektrokimia natrium dan litium memerlukan penyesuaian pada anoda dan katoda. Sementara untuk baterai ion litium [LIB] biasanya grafit digunakan sebagai bahan anoda, untuk SIB karbon keras saat ini dianggap sebagai bahan yang paling menjanjikan untuk SIB.”

Mereka juga menjelaskan bahwa pekerjaan mereka ditujukan 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 rentang suhu 10 derajat C hingga 45 derajat C dan pengukuran tegangan rangkaian terbuka dari sel penuh pada berbagai suhu serta pengukuran setengah sel dari sel terkait pada suhu 25 C.

"Lebih jauh, kami menyelidiki pengaruh suhu dan SOC pada 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 kemampuan laju dengan menerapkan laju beban yang berbeda pada suhu yang berbeda."

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

“Menariknya, untuk SIB, histeresis utamanya 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 menghasilkan nilai R DC dan impedansi yang lebih rendah.”

Selain itu, mereka memastikan bahwa ketergantungan suhu R_DC dan impedansi lebih tinggi untuk SIB daripada LIB. "Uji LIB tidak menunjukkan pengaruh SOC yang signifikan terhadap efisiensi bolak-balik. Sebaliknya, mendaur ulang SIB dari 50% ke 100% SOC dapat mengurangi kerugian efisiensi lebih dari setengahnya dibandingkan dengan mendaur ulang dari 0% ke 50%," mereka menjelaskan lebih lanjut, mencatat bahwa efisiensi SIB tumbuh drastis saat mendaur ulang sel dalam rentang SOC yang lebih tinggi dibandingkan dengan rentang SOC yang lebih rendah.