СудлаачидМюнхений Техникийн Их Сургууль(TUM) болонАахены RWTH Их СургуульГерманд өндөр энергитэй натрийн ион батерейны (SIBs) цахилгаан гүйцэтгэлийг лити-төмөр-фосфат (LFP) катодтой орчин үеийн өндөр энергитэй лити-ион батерей (LIBs)-тай харьцуулсан.

Баг нь SIB-үүдээс цэнэгийн төлөв болон температур нь импульсийн эсэргүүцэл болон импеданст LIB-үүдээс илүү их нөлөөлдөг болохыг тогтоосон бөгөөд энэ нь дизайны сонголтод нөлөөлж болзошгүй бөгөөд SIB-үүд нь гүйцэтгэлийг оновчтой болгохын тулд, ялангуяа бага цэнэгийн түвшинд илүү боловсронгуй температур болон цэнэгийн удирдлагын систем шаардаж магадгүйг харуулж байна.

• Импульсийн эсэргүүцлийг цааш нь тайлбарлавал: энэ нэр томьёо нь гэнэтийн цахилгаан хэрэгцээ үүссэн үед батерейны хүчдэл хэр их буурдагийг хэлнэ. Тиймээс судалгаагаар натрийн ион батерейнууд нь лити-ион батерейгаас илүү цэнэгийн түвшин болон температурт илүү их нөлөөлдөг болохыг харуулж байна.

Судалгаа:

"Натрийн ион батерейг [SIB] ерөнхийдөө LIB-ийн оронд орлуулах гэж үздэг" гэж эрдэмтэд мэдэгдэв. "Гэсэн хэдий ч натри ба литийн электрохимийн зан төлөвийн ялгаа нь анод болон катодын аль алинд нь тохируулга хийхийг шаарддаг. Лити-ион батерейны [LIB] хувьд ихэвчлэн графитыг анодын материал болгон ашигладаг бол SIB-ийн хувьд хатуу нүүрстөрөгчийг одоогоор SIB-ийн хамгийн ирээдүйтэй материал гэж үзэж байна."

Тэд мөн өөрсдийн ажил нь судалгааны цоорхойг нөхөх зорилготой гэж тайлбарласан, учир нь янз бүрийн температур болон цэнэгийн төлөв байдлын (SOC) хувьд SIB-ийн цахилгаан зан төлөвийн талаарх мэдлэг дутмаг хэвээр байна.

Судалгааны баг нь ялангуяа 10 хэмээс 45 хэм хүртэлх температурт цахилгаан гүйцэтгэлийн хэмжилт, бүтэн элементийн өөр өөр температурт нээлттэй хэлхээний хүчдэлийн хэмжилт, мөн 25 хэмд харгалзах элементийн хагас элементийн хэмжилтийг хийсэн.

"Цаашилбал, бид температур болон SOC-ийн шууд гүйдлийн эсэргүүцэл (R DC) болон гальваностатик электрохимийн импеданс спектроскопи (GEIS) хоёуланд нь үзүүлэх нөлөөллийг судалсан" гэж тус мэдэгдэлд дурдсан. "Динамик нөхцөлд ашиглах боломжтой хүчин чадал, ашиглах боломжтой энерги, эрчим хүчний үр ашгийг шалгахын тулд бид өөр өөр температурт өөр өөр ачааллын хурдыг ашиглан хурдны чадавхийн туршилт хийсэн."

Судлаачид лити-ион батерей, никель-манган-төмөр катодтой натрийн-ион батерей, мөн LFP катодтой лити-ион батерейг хэмжжээ. Гурав нь бүгд хүчдэлийн гистерезис үзүүлсэн бөгөөд энэ нь тэдгээрийн нээлттэй хэлхээний хүчдэл цэнэглэх болон цэнэггүйжүүлэх хооронд ялгаатай гэсэн үг юм.

"Сонирхолтой нь, SIB-ийн хувьд гистерезис нь голчлон бага SOC-д тохиолддог бөгөөд энэ нь хагас эсийн хэмжилтийн дагуу хатуу нүүрстөрөгчийн анодтой холбоотой байх магадлалтай" гэж эрдэмтэд онцолжээ. "LIB-ийн R DC болон импеданс нь SOC-оос маш бага хамааралтай байгааг харуулж байна. Үүний эсрэгээр, SIB-ийн хувьд R DC болон импеданс нь 30%-иас доош SOC-д мэдэгдэхүйц нэмэгддэг бол өндөр SOC нь эсрэг нөлөө үзүүлдэг бөгөөд R DC болон импедансын утгыг бууруулдаг."

Түүнчлэн, тэд R_DC болон импедансын температурын хамаарал нь SIB-үүдийн хувьд LIB-үүдээс өндөр болохыг тогтоосон. “LIB туршилтууд нь SOC-ийн хоёр талын үр ашигт мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлээгүй байна. Үүний эсрэгээр, SIB-үүдийг 50% -аас 100% SOC-оос циклээр солих нь 0% -аас 50% хүртэл циклээр солихтой харьцуулахад үр ашгийн алдагдлыг хоёр дахин бууруулж чадна” гэж тэд цааш нь тайлбарлаж, SIB-үүдийн үр ашиг нь бага SOC хүрээтэй харьцуулахад өндөр SOC хүрээнд эсүүдийг циклээр солиход огцом өсдөг болохыг тэмдэглэжээ.