келген изилдөөчүлөрМюнхен техникалык университети(TUM) жанаRWTH Аахен университетиГерманияда литий-темир-фосфат (LFP) катоду бар заманбап жогорку энергиялуу литий-иондук батареянын (LIBs) жогорку энергиялуу натрий-иондук батарейкалардын (SIBs) электрдик көрсөткүчтөрүн салыштырышты.

Команда заряддын абалы жана температурасы LIBтерге караганда SIBтердин импульстун каршылыгына жана импедансына көбүрөөк таасир этээрин аныктады, бул дизайн тандоолоруна таасир этиши мүмкүн жана SIBлер иштөөнү оптималдаштыруу үчүн татаалыраак температураны жана зарядды башкаруу системаларын талап кылышы мүмкүн деп болжолдойт, айрыкча төмөнкү заряд деңгээлинде.

• Импульстун каршылыгын мындан ары түшүндүрүү үчүн: бул термин күтүлбөгөн жерден электр энергиясына болгон талап колдонулганда батареянын чыңалуусу канчалык төмөндөшүн билдирет. Ошондуктан, изилдөө натрий-иондук батареялар литий-иондук батарейкаларга караганда заряддын деңгээли жана температурасы көбүрөөк таасир этээрин көрсөтүп турат.

Изилдөө:

"Натрий-иондук батарейкалар [SIBs] жалпысынан LIB үчүн тамчы алмаштыруу катары каралат", - деп билдирди окумуштуулар. "Ошентсе да, натрий менен литийдин электрохимиялык жүрүм-турумундагы айырмачылыктар аноддо да, катоддо да ылайыкташтырууну талап кылат. Литий-иондук батарейкалар [LIBs] үчүн адатта анод материалы катары графит колдонулат, ал эми SIB үчүн катуу көмүртек учурда SIB үчүн эң келечектүү материал катары каралат."

Алар ошондой эле алардын иши изилдөөдөгү боштукту толтурууга багытталганын түшүндүрүштү, анткени ар кандай температуралар жана заряддардын абалы (SOCs) боюнча SIBтердин электрдик жүрүм-туруму жөнүндө билимдин жетишсиздиги дагы эле бар.

Изилдөө тобу, атап айтканда, 10 градустан 45 градуска чейинки температурада электрдик өндүрүмдүүлүктү өлчөө жана ар кандай температурадагы толук клетканын ачык чынжырлуу чыңалууларын өлчөө, ошондой эле 25 С температурада тиешелүү клеткалардын жарым клетка өлчөөлөрүн жүргүздү.

"Мындан тышкары, биз температуранын жана SOCтин туруктуу токтун каршылыгына (R DC) жана гальваностатикалык электрохимиялык импеданс спектроскопиясына (GEIS) тийгизген таасирин изилдедик" деди ал. "Колдонууга жарамдуу кубаттуулукту, колдонулуучу энергияны жана динамикалык шарттарда энергиянын натыйжалуулугун текшерүү үчүн, биз ар кандай температурада ар кандай жүк чендерин колдонуу менен ылдамдык жөндөмдүүлүгүн сыноолорду жүргүздүк."

Окумуштуулар литий-иондук батареяны, никель-марганец-темир катоду бар натрий-иондук батареяны жана LFP катоду менен литий-иондук батареяны өлчөгөн. Үчөө тең чыңалуу гистерезисин көрсөттү, башкача айтканда, алардын ачык чынжырлуу чыңалуулары кубаттоо жана разряддоо ортосунда айырмаланган.

"Кызыгы, SIB үчүн гистерезис биринчи кезекте төмөн SOCларда болот, бул жарым клеткалык өлчөөлөр боюнча, кыязы, катуу көмүртек анодуна байланыштуу", - деп баса белгилешти академиктер. "Р DC жана LIBдин импедансы SOCтан өтө аз көз карандылыкты көрсөтөт. Ал эми SIB үчүн, R DC жана импеданс 30%дан төмөн SOCларда кыйла жогорулайт, ал эми жогорку SOCs карама-каршы таасирге ээ жана R DC жана импеданстын төмөнкү маанилерине алып келет."

Мындан тышкары, алар R_DC жана импеданстын температурага көз карандылыгы SIB үчүн LIBге караганда жогору экенин аныкташты. "LIB тесттери SOCтин эки тарапка баруу эффективдүүлүгүнө олуттуу таасирин көрсөтпөйт. Ал эми SIBлерди 50%дан 100%га чейин велосипед менен айландыруу 0%дан 50%га чейин велосипед тебүү менен салыштырганда эффективдүү жоготууларды эки эсеге кыскарта алат", - деп түшүндүрүштү алар андан ары SIBлердин эффективдүүлүгү SOC диапазонуна салыштырмалуу төмөндөп кеткенде. SOC диапазону.