ഗവേഷകർമ്യൂണിക്കിലെ സാങ്കേതിക സർവകലാശാല(TUM) കൂടാതെആർ‌ഡബ്ല്യു‌ടി‌എച്ച് ആച്ചൻ സർവകലാശാലജർമ്മനിയിലെ ഗവേഷകർ ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുള്ള സോഡിയം-അയൺ ബാറ്ററികളുടെ (SIBs) വൈദ്യുത പ്രകടനത്തെ, ലിഥിയം-അയൺ-ഫോസ്ഫേറ്റ് (LFP) കാഥോഡുള്ള അത്യാധുനിക ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുള്ള ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററിയുടെ (LIBs) വൈദ്യുത പ്രകടനവുമായി താരതമ്യം ചെയ്തു.

എൽഐബികളേക്കാൾ എസ്‌ഐബികളുടെ പൾസ് പ്രതിരോധത്തിലും ഇം‌പെഡൻസിലും ചാർജിന്റെ അവസ്ഥയും താപനിലയും ഉയർന്ന സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നുവെന്ന് സംഘം കണ്ടെത്തി, ഇത് ഡിസൈൻ തിരഞ്ഞെടുപ്പുകളെ സ്വാധീനിച്ചേക്കാം, കൂടാതെ പ്രകടനം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിന് എസ്‌ഐബികൾക്ക് കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ താപനില, ചാർജ് മാനേജ്മെന്റ് സംവിധാനങ്ങൾ ആവശ്യമായി വന്നേക്കാം, പ്രത്യേകിച്ച് താഴ്ന്ന ചാർജ് ലെവലുകളിൽ.

• പൾസ് റെസിസ്റ്റൻസിനെ കൂടുതൽ വിശദീകരിക്കാൻ: പെട്ടെന്ന് വൈദ്യുതി ആവശ്യം വരുമ്പോൾ ബാറ്ററി വോൾട്ടേജ് എത്രത്തോളം കുറയുന്നു എന്നതിനെയാണ് ഈ പദം സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. അതിനാൽ, ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികളേക്കാൾ ചാർജ് ലെവലും താപനിലയും സോഡിയം-അയൺ ബാറ്ററികളെ കൂടുതൽ സ്വാധീനിക്കുന്നുവെന്ന് ഗവേഷണം സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

ഗവേഷണം:

"സോഡിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ [SIB-കൾ] പൊതുവെ LIB-കൾക്ക് പകരമായി ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു ഡ്രോപ്പ്-ഇൻ ആയി കാണപ്പെടുന്നു," ശാസ്ത്രജ്ഞർ പറഞ്ഞു. "എന്നിരുന്നാലും, സോഡിയത്തിന്റെയും ലിഥിയത്തിന്റെയും ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ സ്വഭാവത്തിലെ വ്യത്യാസങ്ങൾക്ക് ആനോഡിലും കാഥോഡിലും അഡാപ്റ്റേഷനുകൾ ആവശ്യമാണ്. ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾക്ക് [LIB-കൾ] സാധാരണയായി ഗ്രാഫൈറ്റ് ആനോഡ് മെറ്റീരിയലായി ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, SIB-കൾക്ക് നിലവിൽ SIB-കൾക്ക് ഏറ്റവും പ്രതീക്ഷ നൽകുന്ന മെറ്റീരിയലായി ഹാർഡ് കാർബൺ കാണപ്പെടുന്നു."

വ്യത്യസ്ത താപനിലകളുടെയും ചാർജ് അവസ്ഥകളുടെയും (SOCs) കാര്യത്തിൽ SIB-കളുടെ വൈദ്യുത സ്വഭാവത്തെക്കുറിച്ച് ഇപ്പോഴും അറിവില്ലായ്മ നിലനിൽക്കുന്നതിനാൽ, ഗവേഷണത്തിലെ ഒരു വിടവ് നികത്തുക എന്നതാണ് അവരുടെ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ ഉദ്ദേശ്യമെന്നും അവർ വിശദീകരിച്ചു.

10 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് മുതൽ 45 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് വരെയുള്ള താപനിലകളിൽ വൈദ്യുത പ്രകടന അളവുകളും വ്യത്യസ്ത താപനിലകളിൽ ഫുൾ സെല്ലിന്റെ ഓപ്പൺ-സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് അളവുകളും അതുപോലെ 25 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ അനുബന്ധ സെല്ലുകളുടെ അർദ്ധ-സെൽ അളവുകളും ഗവേഷണ സംഘം നടത്തി.

"കൂടാതെ, ഡയറക്ട് കറന്റ് റെസിസ്റ്റൻസ് (R DC), ഗാൽവനോസ്റ്റാറ്റിക് ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ ഇം‌പെഡൻസ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (GEIS) എന്നിവയിൽ താപനിലയുടെയും SOCയുടെയും സ്വാധീനം ഞങ്ങൾ അന്വേഷിച്ചു," അത് വ്യക്തമാക്കി. "ചലനാത്മക സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ശേഷി, ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഊർജ്ജം, ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമത എന്നിവ പരിശോധിക്കുന്നതിന്, വ്യത്യസ്ത താപനിലകളിൽ വ്യത്യസ്ത ലോഡ് നിരക്കുകൾ പ്രയോഗിച്ചുകൊണ്ട് ഞങ്ങൾ നിരക്ക് ശേഷി പരിശോധനകൾ നടത്തി."

ഗവേഷകർ ഒരു ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി, നിക്കൽ-മാംഗനീസ്-ഇരുമ്പ് കാഥോഡ് ഉള്ള ഒരു സോഡിയം-അയൺ ബാറ്ററി, ഒരു LFP കാഥോഡ് ഉള്ള ഒരു ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി എന്നിവ അളന്നു. മൂന്നിലും വോൾട്ടേജ് ഹിസ്റ്റെറിസിസ് കാണിച്ചു, അതായത് അവയുടെ ഓപ്പൺ-സർക്യൂട്ട് വോൾട്ടേജ് ചാർജിംഗിനും ഡിസ്ചാർജിനും ഇടയിൽ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

"രസകരമെന്നു പറയട്ടെ, SIB-കൾക്ക്, ഹിസ്റ്റെറിസിസ് പ്രധാനമായും താഴ്ന്ന SOC-കളിലാണ് സംഭവിക്കുന്നത്, ഇത് അർദ്ധ-സെൽ അളവുകൾ അനുസരിച്ച്, ഹാർഡ് കാർബൺ ആനോഡ് മൂലമാകാം," അക്കാദമിക് വിദഗ്ധർ ഊന്നിപ്പറഞ്ഞു. "LIB-യുടെ R DC-യും ഇം‌പെഡൻസും SOC-യെ വളരെ കുറച്ച് മാത്രമേ ആശ്രയിക്കുന്നുള്ളൂ. ഇതിനു വിപരീതമായി, SIB-കൾക്ക്, 30%-ൽ താഴെയുള്ള SOC-കളിൽ R DC-യും ഇം‌പെഡൻസും ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കുന്നു, അതേസമയം ഉയർന്ന SOC-കൾക്ക് വിപരീത ഫലമുണ്ട്, ഇത് കുറഞ്ഞ R DC-യും ഇം‌പെഡൻസ് മൂല്യങ്ങളിലേക്കും നയിക്കുന്നു."

മാത്രമല്ല, SIB-കൾക്ക് R_DC-യുടെയും ഇം‌പെഡൻസിന്റെയും താപനില ആശ്രിതത്വം LIB-കളേക്കാൾ കൂടുതലാണെന്ന് അവർ കണ്ടെത്തി. "LIB പരിശോധനകൾ റൗണ്ട്-ട്രിപ്പ് കാര്യക്ഷമതയിൽ SOC യുടെ കാര്യമായ സ്വാധീനം കാണിക്കുന്നില്ല. ഇതിനു വിപരീതമായി, SIB-കൾ 50% മുതൽ 100% SOC വരെ സൈക്ലിംഗ് ചെയ്യുന്നത് 0% മുതൽ 50% വരെ സൈക്ലിംഗ് ചെയ്യുന്നതിനേക്കാൾ പകുതിയിലധികം കാര്യക്ഷമത നഷ്ടം കുറയ്ക്കും," താഴ്ന്ന SOC ശ്രേണിയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഉയർന്ന SOC ശ്രേണിയിൽ സെല്ലുകൾ സൈക്ലിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ SIB-കളുടെ കാര്യക്ഷമത ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കുന്നുവെന്ന് അവർ കൂടുതൽ വിശദീകരിച്ചു.