Penyelidik dariUniversiti Teknikal Munich(TUM) danUniversiti RWTH Aachendi Jerman telah membandingkan prestasi elektrik bateri natrium-ion (SIB) bertenaga tinggi dengan bateri litium-ion (LIB) bertenaga tinggi tercanggih dengan katod litium-besi-fosfat (LFP).

Pasukan mendapati bahawa keadaan cas dan suhu mempunyai pengaruh yang lebih tinggi pada rintangan nadi dan impedans SIB berbanding LIB, yang mungkin mempengaruhi pilihan reka bentuk dan mencadangkan bahawa SIB mungkin memerlukan suhu dan sistem pengurusan cas yang lebih canggih untuk mengoptimumkan prestasi, terutamanya pada tahap cas yang lebih rendah.

• Untuk menerangkan rintangan nadi dengan lebih lanjut: istilah ini merujuk kepada berapa banyak voltan bateri jatuh apabila permintaan kuasa secara tiba-tiba digunakan. Oleh itu, penyelidikan menunjukkan bahawa bateri natrium-ion lebih dipengaruhi oleh tahap cas dan suhu berbanding bateri litium-ion.

Penyelidikan:

"Bateri natrium-ion [SIB] biasanya dilihat sebagai pengganti drop-in untuk LIB," kata saintis. "Namun begitu, perbezaan dalam tingkah laku elektrokimia natrium dan litium memerlukan penyesuaian pada kedua-dua anod dan katod. Manakala untuk bateri litium-ion [LIB] biasanya grafit digunakan sebagai bahan anod, untuk karbon keras SIB pada masa ini dilihat sebagai bahan yang paling menjanjikan untuk SIB."

Mereka juga menjelaskan bahawa kerja mereka bertujuan untuk mengisi jurang dalam penyelidikan, kerana masih terdapat kekurangan pengetahuan tentang tingkah laku elektrik SIB dari segi suhu yang berbeza-beza dan keadaan cas (SOC).

Pasukan penyelidik menjalankan, khususnya, pengukuran prestasi elektrik pada suhu antara 10 darjah C hingga 45 darjah C dan pengukuran voltan litar terbuka sel penuh pada suhu berbeza serta ukuran separuh sel sel yang sepadan pada 25 C.

"Selain itu, kami menyiasat pengaruh suhu dan SOC pada kedua-dua rintangan arus terus (R DC) dan spektroskopi impedans elektrokimia galvanostatik (GEIS)," katanya. "Untuk mengkaji kapasiti boleh guna, tenaga boleh guna dan kecekapan tenaga dalam keadaan dinamik, kami melakukan ujian keupayaan kadar dengan menggunakan kadar beban yang berbeza pada suhu yang berbeza."

Para penyelidik mengukur bateri litium-ion, bateri natrium-ion dengan katod besi nikel-mangan-besi, dan bateri litium-ion dengan katod LFP. Ketiga-tiga menunjukkan histeresis voltan, bermakna voltan litar terbuka mereka berbeza antara pengecasan dan nyahcas.

"Menariknya, untuk SIB, histerisis berlaku terutamanya pada SOC rendah, iaitu, mengikut ukuran separuh sel, mungkin disebabkan oleh anod karbon keras," kata ahli akademik. "R DC dan impedans LIB menunjukkan sedikit pergantungan pada SOC. Sebaliknya, untuk SIB, R DC dan impedans meningkat dengan ketara pada SOC di bawah 30%, manakala SOC yang lebih tinggi mempunyai kesan yang bertentangan dan membawa kepada nilai R DC dan impedans yang lebih rendah."

Selain itu, mereka memastikan bahawa pergantungan suhu R_DC dan impedans adalah lebih tinggi untuk SIB daripada LIB. "Ujian LIB tidak menunjukkan pengaruh ketara SOC terhadap kecekapan perjalanan pergi balik. Sebaliknya, berbasikal SIB daripada 50% kepada 100% SOC boleh mengurangkan kehilangan kecekapan sebanyak lebih separuh berbanding berbasikal daripada 0% hingga 50%," jelas mereka, sambil menyatakan bahawa kecekapan SIB meningkat secara drastik berbanding dengan julat SOC yang lebih rendah dalam julat SOC yang lebih rendah.