бастап зерттеушілерМюнхен техникалық университеті(TUM) жәнеRWTH Аахен университетіГерманияда жоғары энергиялы натрий-иондық батареялардың (SIB) электрлік өнімділігін литий-темір-фосфат (LFP) катоды бар заманауи жоғары энергиялы литий-ионды аккумуляторлармен (LIBs) салыстырды.

Топ заряд күйі мен температурасы LIB-ге қарағанда SIB импульстік кедергісі мен кедергісіне жоғарырақ әсер ететінін анықтады, бұл дизайн таңдауына әсер етуі мүмкін және SIB-лер өнімділікті оңтайландыру үшін күрделірек температура мен зарядты басқару жүйелерін қажет етуі мүмкін, әсіресе төмен заряд деңгейлерінде.

• Импульстік кедергіні әрі қарай түсіндіру үшін: бұл термин кенеттен қуат сұранысы қолданылған кезде батарея кернеуінің қаншалықты төмендейтінін білдіреді. Сондықтан, зерттеу натрий-ионды батареяларға литий-ионды батареяларға қарағанда заряд деңгейі мен температурасы көбірек әсер ететінін көрсетеді.

Зерттеу:

«Натрий-иондық аккумуляторлар [SIBs] әдетте LIB-ді алмастыратын құрал ретінде қарастырылады», - деді ғалымдар. "Дегенмен, натрий мен литийдің электрохимиялық мінез-құлқындағы айырмашылықтар анодта да, катодта да бейімделуді талап етеді. Литий-ионды батареялар үшін [LIBs] әдетте анодтық материал ретінде графит пайдаланылады, ал SIB үшін қатты көміртек қазіргі уақытта SIB үшін ең перспективалы материал ретінде қарастырылады."

Олар сондай-ақ олардың жұмысы зерттеулердегі олқылықты толтыруға арналғанын түсіндірді, өйткені әртүрлі температуралар мен зарядтардың күйі (SOCs) тұрғысынан SIB-лердің электрлік мінез-құлқы туралы әлі де білім жеткіліксіз.

Зерттеу тобы, атап айтқанда, 10 ° C-тан 45 ° C-қа дейінгі температурада электрлік өнімділікті өлшеуді және әртүрлі температуралардағы толық ұяшықтағы ашық тізбектегі кернеуді өлшеуді, сондай-ақ 25 ° C температурадағы сәйкес ұяшықтардың жартылай ұяшықтарын өлшеуді жүргізді.

«Сонымен қатар, біз температура мен SOC тұрақты ток кедергісіне (R DC) және гальваностатикалық электрохимиялық кедергі спектроскопиясына (GEIS) әсерін зерттедік», - деді ол. «Динамикалық жағдайларда пайдалануға болатын қуатты, пайдаланылатын энергияны және энергия тиімділігін тексеру үшін біз әртүрлі температураларда әртүрлі жүктеме жылдамдығын қолдану арқылы жылдамдық қабілеттілігін сынақтан өткіздік».

Зерттеушілер литий-ионды аккумуляторды, никель-марганец-темір катоды бар натрий-ионды аккумуляторды және LFP катоды бар литий-ионды батареяны өлшеді. Үшеуі де кернеу гистерезисін көрсетті, яғни олардың ашық тізбектегі кернеуі зарядтау мен зарядсыздандыру арасында әр түрлі болды.

«Бір қызығы, SIB үшін гистерезис, ең алдымен, төмен SOC-да болады, бұл жарты жасушалық өлшемдерге сәйкес, қатты көміртекті анодқа байланысты болуы мүмкін», - деп атап өтті академиктер. "R DC және LIB кедергісі SOC-қа өте аз тәуелділікті көрсетеді. Керісінше, SIB үшін, R DC және кедергісі 30% -дан төмен SOCs кезінде айтарлықтай артады, ал жоғары SOC қарама-қарсы әсер етеді және R DC және кедергі мәндерінің төмендеуіне әкеледі."

Сонымен қатар, олар R_DC және кедергінің температураға тәуелділігі LIB-ге қарағанда SIB үшін жоғары екенін анықтады. "LIB сынақтары SOC-тің бару тиімділігіне айтарлықтай әсерін көрсетпейді. Керісінше, SIBs-ді 50% -дан 100% SOC цикліне айналдыру 0% -дан 50% -ға дейінгі циклмен салыстырғанда тиімділік жоғалтуларын екі еседен астамға азайтуы мүмкін", - деп түсіндірді олар әрі қарай олар SIB тиімділігінің SOC диапазонымен салыстырғанда төменірек өсетінін атап өтті. SOC ауқымы.