Истражувачи одТехнички универзитет во Минхен(ТУМ) иУниверзитет RWTH АхенВо Германија ги споредија електричните перформанси на високоенергетските натриум-јонски батерии (SIB) со оние на најсовремените високоенергетски литиум-јонски батерии (LIB) со катода од литиум-железо-фосфат (LFP).

Тимот открил дека состојбата на полнење и температурата имаат поголемо влијание врз пулсниот отпор и импедансата на SIB отколку на LIB, што може да влијае на изборот на дизајн и сугерира дека SIB може да бараат пософистицирани системи за управување со температурата и полнењето за да се оптимизираат перформансите, особено при пониски нивоа на полнење.

• За дополнително објаснување на отпорот на пулсот: терминот се однесува на тоа колку паѓа напонот на батеријата кога се применува ненадејно барање за енергија. Затоа, истражувањето покажува дека натриум-јонските батерии се повеќе погодени од нивото на полнење и температурата отколку литиум-јонските батерии.

Истражување:

„Натриум-јонските батерии [SIB] генерално се сметаат за замена за LIB“, изјавија научниците. „Сепак, разликите во електрохемиското однесување на натриумот и литиумот бараат прилагодувања и на анодата и на катодата. Додека за литиум-јонските батерии [LIB] обично се користи графит како материјал за анодата, за SIB тврдиот јаглерод во моментов се смета за најперспективен материјал за SIB.“

Тие исто така објаснија дека нивната работа имала за цел да пополни празнина во истражувањето, бидејќи сè уште има недостаток на знаење за електричното однесување на SIB во однос на различните температури и состојбата на полнење (SOC).

Истражувачкиот тим спроведе, поточно, мерења на електричните перформанси на температури кои се движат од 10 степени C до 45 степени C и мерења на напонот на отворено коло на целата ќелија на различни температури, како и мерења на полуќелиите на соодветните ќелии на 25 степени C.

„Понатаму, го испитавме влијанието на температурата и SOC врз отпорот на еднонасочна струја (R DC) и галваностатската електрохемиска импедансна спектроскопија (GEIS)“, се наведува во него. „За да го испитаме употребливиот капацитет, употребливата енергија и енергетската ефикасност под динамички услови, извршивме тестови за брзина на оптоварување со примена на различни стапки на оптоварување на различни температури.“

Истражувачите измериле литиум-јонска батерија, натриум-јонска батерија со никел-манган-железо катода и литиум-јонска батерија со LFP катода. Сите три покажале хистерезис на напон, што значи дека нивниот напон на отворено коло се разликувал помеѓу полнењето и празнењето.

„Интересно е што кај SIB, хистерезисот првенствено се јавува при ниски SOC, што, според мерењата на полуќелиите, веројатно се должи на тврдата јаглеродна анода“, нагласија академиците. „R DC и импедансата на LIB покажуваат многу мала зависност од SOC. Спротивно на тоа, кај SIB, R DC и импедансата значително се зголемуваат при SOC под 30%, додека повисоките SOC имаат спротивен ефект и водат до пониски вредности на R DC и импеданса.“

Покрај тоа, тие утврдија дека зависноста на R_DC и импедансата од температурата е поголема кај SIB отколку кај LIB. „LIB тестовите не покажуваат значително влијание на SOC врз ефикасноста во двата правци. Спротивно на тоа, циклирањето на SIB од 50% на 100% SOC може да ги намали загубите на ефикасност за повеќе од половина во споредба со циклирањето од 0% на 50%“, објаснија тие понатаму, забележувајќи дека ефикасноста на SIB драстично расте кога ќелиите се циклираат во повисок опсег на SOC во споредба со понизок опсег на SOC.