येथील संशोधकम्युनिकचे तांत्रिक विद्यापीठ(तुम) आणिआरडब्ल्यूटीएच आचेन विद्यापीठजर्मनीतील वैज्ञानिकांनी उच्च-ऊर्जा सोडियम-आयन बॅटरी (SIBs) च्या विद्युत कामगिरीची तुलना अत्याधुनिक उच्च-ऊर्जा लिथियम-आयन बॅटरी (LIBs) शी केली आहे ज्यामध्ये लिथियम-आयरन-फॉस्फेट (LFP) कॅथोड असते.

टीमला असे आढळून आले की चार्ज स्थिती आणि तापमानाचा LIB पेक्षा SIB च्या पल्स रेझिस्टन्स आणि इम्पेडन्सवर जास्त प्रभाव पडतो, ज्यामुळे डिझाइन निवडींवर परिणाम होऊ शकतो आणि असे सूचित होते की SIB ला कामगिरी ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी अधिक अत्याधुनिक तापमान आणि चार्ज व्यवस्थापन प्रणालींची आवश्यकता असू शकते, विशेषतः कमी चार्ज पातळीवर.

• पल्स रेझिस्टन्सचे अधिक स्पष्टीकरण देण्यासाठी: हा शब्द अचानक वीज मागणी लागू झाल्यावर बॅटरी व्होल्टेज किती कमी होतो याचा संदर्भ देतो. म्हणूनच, संशोधन असे दर्शविते की सोडियम-आयन बॅटरी लिथियम-आयन बॅटरीपेक्षा चार्ज पातळी आणि तापमानामुळे अधिक प्रभावित होतात.

संशोधन:

"सोडियम-आयन बॅटरी [SIBs] सामान्यतः LIBs साठी ड्रॉप-इन रिप्लेसमेंट म्हणून पाहिल्या जातात," असे शास्त्रज्ञांनी सांगितले. "तरीही, सोडियम आणि लिथियमच्या इलेक्ट्रोकेमिकल वर्तनातील फरकांसाठी एनोड आणि कॅथोड दोन्हीवर अनुकूलन आवश्यक आहे. लिथियम-आयन बॅटरी [LIBs] साठी सामान्यतः ग्रेफाइटचा वापर एनोड मटेरियल म्हणून केला जातो, तर SIBs साठी सध्या हार्ड कार्बन हा SIBs साठी सर्वात आशादायक मटेरियल म्हणून पाहिला जातो."

त्यांनी असेही स्पष्ट केले की त्यांचे काम संशोधनातील पोकळी भरून काढण्याच्या उद्देशाने होते, कारण वेगवेगळ्या तापमान आणि चार्जेसच्या स्थिती (SOCs) संदर्भात SIBs च्या विद्युत वर्तनाबद्दल अजूनही ज्ञानाचा अभाव आहे.

संशोधन पथकाने, विशेषतः, १० अंश सेल्सिअस ते ४५ अंश सेल्सिअस तापमानात विद्युत कामगिरी मोजमाप आणि वेगवेगळ्या तापमानात पूर्ण-पेशीचे ओपन-सर्किट व्होल्टेज मोजमाप तसेच २५ अंश सेल्सिअस तापमानात संबंधित पेशींचे अर्ध-पेशी मोजमाप केले.

"शिवाय, आम्ही तापमान आणि SOC चा डायरेक्ट करंट रेझिस्टन्स (R DC) आणि गॅल्व्हानोस्टॅटिक इलेक्ट्रोकेमिकल इम्पेडन्स स्पेक्ट्रोस्कोपी (GEIS) या दोन्हींवर होणारा प्रभाव तपासला," असे त्यात नमूद केले आहे. "गतिशील परिस्थितीत वापरण्यायोग्य क्षमता, वापरण्यायोग्य ऊर्जा आणि ऊर्जा कार्यक्षमतेचे परीक्षण करण्यासाठी, आम्ही वेगवेगळ्या तापमानांवर वेगवेगळे लोड दर लागू करून दर क्षमता चाचण्या केल्या."

संशोधकांनी लिथियम-आयन बॅटरी, निकेल-मॅंगनीज-लोह कॅथोड असलेली सोडियम-आयन बॅटरी आणि एलएफपी कॅथोड असलेली लिथियम-आयन बॅटरी मोजली. तिघांनीही व्होल्टेज हिस्टेरेसिस दर्शविला, म्हणजेच त्यांचा ओपन-सर्किट व्होल्टेज चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगमध्ये फरक होता.

"मजेची गोष्ट म्हणजे, SIBs साठी, हिस्टेरेसिस प्रामुख्याने कमी SOCs वर होते, जे अर्ध-पेशी मोजमापांनुसार, कदाचित कठीण कार्बन एनोडमुळे होते," असे शिक्षणतज्ज्ञांनी जोर दिला. "LIB चे R DC आणि प्रतिबाधा SOC वर खूप कमी अवलंबित्व दर्शवितात. याउलट, SIBs साठी, R DC आणि प्रतिबाधा 30% पेक्षा कमी SOCs वर लक्षणीयरीत्या वाढते, तर उच्च SOCs चा उलट परिणाम होतो आणि कमी R DC आणि प्रतिबाधा मूल्यांकडे नेतो."

शिवाय, त्यांनी असे निश्चित केले की LIB पेक्षा SIB साठी R_DC आणि प्रतिबाधाचे तापमान अवलंबित्व जास्त आहे. "LIB चाचण्या राउंड-ट्रिप कार्यक्षमतेवर SOC चा महत्त्वपूर्ण प्रभाव दर्शवत नाहीत. याउलट, SIB ला 50% ते 100% SOC सायकलिंग केल्याने 0% ते 50% सायकलिंगच्या तुलनेत कार्यक्षमता नुकसान निम्म्याहून अधिक कमी होऊ शकते," त्यांनी पुढे स्पष्ट केले, कमी SOC श्रेणीच्या तुलनेत उच्च SOC श्रेणीमध्ये पेशी सायकलिंग करताना SIB ची कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या वाढते हे लक्षात घेतले.