Para peneliti dariUniversitas Teknik Munich(TUM) danUniversitas RWTH AachenDi Jerman, telah dilakukan perbandingan kinerja listrik baterai ion natrium berenergi tinggi (SIB) dengan baterai ion litium berenergi tinggi (LIB) canggih yang menggunakan katoda litium-besi-fosfat (LFP).

Tim tersebut menemukan bahwa status pengisian daya dan suhu memiliki pengaruh yang lebih besar pada resistansi pulsa dan impedansi SIB dibandingkan dengan 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 ini mengacu pada seberapa besar penurunan tegangan baterai ketika permintaan daya tiba-tiba diterapkan. Oleh karena itu, penelitian menunjukkan bahwa baterai ion natrium lebih terpengaruh oleh tingkat pengisian daya dan suhu dibandingkan baterai ion litium.

Riset:

“Baterai ion natrium [SIB] umumnya dianggap sebagai pengganti langsung untuk baterai ion litium [LIB],” kata 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 bahan anoda, untuk SIB karbon keras saat ini dianggap sebagai bahan yang paling menjanjikan untuk SIB.”

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

Tim peneliti secara khusus melakukan pengukuran kinerja listrik pada suhu mulai dari 10 derajat C hingga 45 derajat C dan pengukuran tegangan rangkaian terbuka dari sel penuh pada suhu yang berbeda serta pengukuran setengah sel dari sel yang sesuai pada suhu 25 C.

“Selanjutnya, kami menyelidiki pengaruh suhu dan SOC pada resistansi arus searah (R DC) dan spektroskopi impedansi elektrokimia galvanostatik (GEIS),” demikian penjelasannya. “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 katoda nikel-mangan-besi, dan baterai lithium-ion dengan katoda LFP. Ketiganya menunjukkan histeresis tegangan, yang berarti tegangan rangkaian terbuka mereka berbeda antara pengisian dan pengosongan.

“Menariknya, untuk SIB, histeresis terutama terjadi pada SOC rendah, yang menurut pengukuran setengah sel, kemungkinan disebabkan oleh anoda karbon keras,” para akademisi menekankan. “R DC dan impedansi LIB menunjukkan sedikit sekali ketergantungan 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.”

Selain itu, mereka memastikan bahwa ketergantungan suhu R_DC dan impedansi lebih tinggi untuk SIB daripada LIB. “Uji LIB tidak menunjukkan pengaruh signifikan SOC terhadap efisiensi bolak-balik. Sebaliknya, pengosongan dan pengisian daya SIB dari 50% hingga 100% SOC dapat mengurangi kehilangan efisiensi lebih dari setengahnya dibandingkan dengan pengosongan dari 0% hingga 50%,” mereka menjelaskan lebih lanjut, mencatat bahwa efisiensi SIB meningkat drastis ketika sel diisi dan diisi daya dalam rentang SOC yang lebih tinggi dibandingkan dengan rentang SOC yang lebih rendah.