Fuerscher vun derTechnesch Universitéit München(TUM) anRWTH Universitéit AachenAn Däitschland hunn d'elektresch Leeschtung vun Héichenergie-Natrium-Ionen-Batterien (SIBs) mat där vun enger modernster Héichenergie-Lithium-Ionen-Batterie (LIBs) mat enger Lithium-Eisen-Phosphat (LFP)-Kathode verglach.

D'Team huet festgestallt, datt den Zoustand vun der Ladung an d'Temperatur e méi groussen Afloss op den Pulswiderstand an d'Impedanz vun de SIBs hunn wéi op d'LIBs, wat d'Designwahlen beaflosse kéint a weist drop hin, datt SIBs méi sophistikéiert Temperatur- a Ladungsmanagementsystemer brauchen, fir d'Leeschtung ze optimiséieren, besonnesch bei méi niddrege Ladungsniveauen.

• Fir den Pulswiderstand weider z'erklären: de Begrëff bezitt sech op wéi vill d'Batteriespannung fällt, wann e plötzleche Stroumbedarf ugewannt gëtt. Dofir weist d'Fuerschung datt Natrium-Ionen-Batterien méi vum Ladeniveau an der Temperatur beaflosst ginn wéi Lithium-Ionen-Batterien.

Fuerschung:

„Natrium-Ionen-Batterien [SIBs] gi generell als Drop-in-Ersatz fir LIBs ugesinn“, hunn d'Wëssenschaftler gesot. „Trotzdem erfuerderen d'Ënnerscheeder am elektrochemesche Verhale vu Natrium a Lithium Upassungen souwuel op der Anode wéi och op der Kathod. Wärend fir Lithium-Ionen-Batterien [LIBs] normalerweis Graphit als Anodematerial benotzt gëtt, gëtt fir SIBs haart Kuelestoff de Moment als dat villverspriechendst Material fir SIBs ugesinn.“

Si hunn och erkläert, datt hir Aarbecht geduecht war fir eng Lück an der Fuerschung ze fëllen, well et nach ëmmer e Manktem u Wëssen iwwer dat elektrescht Verhale vu SIBs a punkto variéierenden Temperaturen an Zoustand vun de Ladungen (SOCs) gëtt.

D'Fuerschungsteam huet besonnesch Miessunge vun der elektrescher Leeschtung bei Temperaturen tëscht 10 Grad Celsius an 45 Grad Celsius an Open-Circuit-Spannungsmiessunge vun der Vollzell bei verschiddenen Temperaturen, souwéi Hallefzellmiessunge vun den entspriechenden Zellen bei 25 Grad Celsius duerchgefouert.

„Ausserdeem hu mir den Afloss vun der Temperatur an dem SOC souwuel op de Gläichstroumwiderstand (R DC) wéi och op d'galvanostatesch elektrochemesch Impedanzspektroskopie (GEIS) ënnersicht“, gouf et präziséiert. „Fir déi brauchbar Kapazitéit, déi brauchbar Energie an d'Energieeffizienz ënner dynamesche Konditiounen z'ënnersichen, hu mir Geschwindegkeetstester duerchgefouert, andeems mir verschidde Belaaschtungsraten bei verschiddenen Temperaturen ugewannt hunn.“

D'Fuerscher hunn eng Lithium-Ionen-Batterie, eng Natrium-Ionen-Batterie mat enger Nickel-Mangan-Eisen-Kathode an eng Lithium-Ionen-Batterie mat enger LFP-Kathode gemooss. All dräi hunn eng Spannungshysterese gewisen, dat heescht, hir Open-Circuit-Spannung huet sech tëscht dem Oplueden an dem Entlueden ënnerscheet.

„Interessanterweis trëtt bei SIBs d'Hysterese haaptsächlech bei niddregen SOCs op, wat laut Hallefzellmiessungen wahrscheinlech op déi haart Kuelestoffanode zeréckzeféieren ass“, hunn d'Akademiker betount. „Den R DC an d'Impedanz vum LIB weisen ganz wéineg Ofhängegkeet vum SOC. Am Géigesaz dozou erhéijen sech bei SIBs den R DC an d'Impedanz däitlech bei SOCs ënner 30%, während méi héich SOCs de Géigendeeleffekt hunn a zu méi niddrege R DC- an Impedanzwäerter féieren.“

Ausserdeem hunn si festgestallt, datt d'Temperaturabhängegkeet vun R_DC an Impedanz fir SIBs méi héich ass wéi fir LIBs. „D'LIB-Tester weisen keen signifikanten Afloss vum SOC op d'Effizienz vum Hin- a Réckwee. Am Géigesaz dozou kann d'Zyklus vun de SIBs vun 50% op 100% SOC d'Effizienzverloschter ëm méi wéi d'Halschent reduzéieren am Verglach zum Zyklus vun 0% op 50%“, hunn si weider erkläert a bemierkt, datt d'Effizienz vun de SIBs drastesch eropgeet, wann d'Zellen an engem méi héije SOC-Beräich am Verglach zu engem méi niddrege SOC-Beräich ëmgewandelt ginn.