Tyrėjai išMiuncheno technikos universitetas(TUM) irRWTH Acheno universitetasVokietijoje buvo palygintos didelės energijos natrio jonų akumuliatorių (SIB) elektrinės charakteristikos su moderniausio didelės energijos ličio jonų akumuliatoriaus (LIB) su ličio-geležies-fosfato (LFP) katodu charakteristikomis.

Komanda nustatė, kad įkrovos būsena ir temperatūra daro didesnę įtaką SIB impulsų varžai ir varžai nei LIB, o tai gali turėti įtakos projektavimo pasirinkimams ir rodo, kad SIB gali prireikti sudėtingesnių temperatūros ir įkrovos valdymo sistemų, kad būtų optimizuotas našumas, ypač esant mažesniam įkrovos lygiui.

• Siekiant išsamiau paaiškinti impulsų varžą: šis terminas reiškia, kiek sumažėja akumuliatoriaus įtampa, kai staiga atsiranda energijos poreikis. Todėl tyrimai rodo, kad natrio jonų akumuliatoriams įkrovos lygis ir temperatūra daro didesnę įtaką nei ličio jonų akumuliatoriams.

Tyrimai:

„Natrio jonų baterijos [SIB] paprastai laikomos alternatyva ličio jonų baterijoms (LIB), – teigė mokslininkai. – Nepaisant to, dėl natrio ir ličio elektrocheminio elgesio skirtumų reikia pritaikyti tiek anodą, tiek katodą. Nors ličio jonų baterijoms [LIB] paprastai naudojamas grafitas kaip anodo medžiaga, SIB atveju kietoji anglis šiuo metu laikoma perspektyviausia SIB medžiaga.“

Jie taip pat paaiškino, kad jų darbas buvo skirtas užpildyti tyrimų spragą, nes vis dar trūksta žinių apie SIB elektrinį elgesį, atsižvelgiant į skirtingą temperatūrą ir įkrovos būseną (SOC).

Mokslininkų komanda atliko, be kita ko, elektrinių charakteristikų matavimus esant temperatūrai nuo 10 °C iki 45 °C, viso elemento atvirosios grandinės įtampos matavimus esant skirtingoms temperatūroms, taip pat atitinkamų elementų pusinių elementų matavimus esant 25 °C temperatūrai.

„Be to, tyrėme temperatūros ir elektros grandinės įtaka tiek nuolatinės srovės varžai (R DC), tiek galvanostatinei elektrocheminei impedanso spektroskopijai (GEIS)“, – patikslinta. „Norėdami ištirti naudojamą talpą, naudojamą energiją ir energijos vartojimo efektyvumą dinaminėmis sąlygomis, atlikome greičio pajėgumo bandymus, taikydami skirtingus apkrovos greičius skirtingose ​​temperatūrose.“

Tyrėjai išmatavo ličio jonų akumuliatorių, natrio jonų akumuliatorių su nikelio-mangano-geležies katodu ir ličio jonų akumuliatorių su LFP katodu. Visos trys parodė įtampos histerezę, o tai reiškia, kad jų atvirosios grandinės įtampa skyrėsi įkrovimo ir iškrovimo metu.

„Įdomu tai, kad SIB atveju histerezė pirmiausia atsiranda esant mažam SOC, o tai, remiantis pusinės celės matavimais, greičiausiai lemia kietojo anglies anodas“, – pabrėžė akademikai. „LIB R DC ir varža labai mažai priklauso nuo SOC. Priešingai, SIB atveju R DC ir varža reikšmingai padidėja, kai SOC yra mažesnė nei 30 %, o didesnės SOC vertės turi priešingą poveikį ir lemia mažesnes R DC ir varžos vertes.“

Be to, jie nustatė, kad SIB tranzistorių R_DC ir impedanso priklausomybė nuo temperatūros yra didesnė nei LIB tranzistorių. „LIB testai neparodė reikšmingos SOC įtakos energijos vartojimo efektyvumui pirmyn ir atgal. Priešingai, SIB tranzistorių ciklinis įjungimas nuo 50 % iki 100 % SOC gali sumažinti efektyvumo nuostolius daugiau nei perpus, palyginti su cikliniu įjungimu nuo 0 % iki 50 %“, – jie toliau aiškino, pažymėdami, kad SIB efektyvumas smarkiai išauga, kai ląstelės cikliškai veikia didesniame SOC diapazone, palyginti su mažesniu SOC diapazonu.