Studiues ngaUniversiteti Teknik i Mynihut(TUM) dheUniversiteti RWTH AachenNë Gjermani kanë krahasuar performancën elektrike të baterive me jon natriumi (SIB) me energji të lartë me atë të një baterie litium-jon (LIB) me energji të lartë të teknologjisë së fundit me një katodë litium-hekur-fosfat (LFP).

Ekipi zbuloi se gjendja e karikimit dhe temperatura kanë një ndikim më të lartë në rezistencën e pulsit dhe impedancën e SIB-ve sesa LIB-ve, gjë që mund të ndikojë në zgjedhjet e projektimit dhe sugjeron që SIB-të mund të kërkojnë sisteme më të sofistikuara të menaxhimit të temperaturës dhe karikimit për të optimizuar performancën, veçanërisht në nivele më të ulëta karikimi.

• Për ta shpjeguar më tej rezistencën e pulsit: termi i referohet asaj se sa bie tensioni i një baterie kur aplikohet një kërkesë e papritur për energji. Prandaj, hulumtimi tregon se bateritë me jon natriumi ndikohen më shumë nga niveli i karikimit dhe temperatura sesa bateritë me jon litium.

Hulumtim:

“Bateritë me jon natriumi [SIB] shihen përgjithësisht si një zëvendësim i menjëhershëm për LIB-të”, deklaruan shkencëtarët. “Megjithatë, ndryshimet në sjelljen elektrokimike të natriumit dhe litiumit kërkojnë përshtatje si në anodë ashtu edhe në katodë. Ndërsa për bateritë me jon litium [LIB] zakonisht grafiti përdoret si material anode, për SIB-të karboni i fortë shihet aktualisht si materiali më premtues për SIB-të.”

Ata shpjeguan gjithashtu se puna e tyre kishte për qëllim të mbushte një boshllëk në kërkim, pasi ende ka mungesë njohurish rreth sjelljes elektrike të SIB-ve në aspektin e temperaturave dhe gjendjes së ngarkesës (SOC).

Ekipi i kërkimit kreu, në veçanti, matje të performancës elektrike në temperatura që varionin nga 10 gradë C deri në 45 gradë C dhe matje të tensionit në qark të hapur të qelizës së plotë në temperatura të ndryshme, si dhe matje të gjysmëqelizave të qelizave përkatëse në 25 gradë C.

"Për më tepër, ne hetuam ndikimin e temperaturës dhe SOC si në rezistencën e rrymës së vazhdueshme (R DC) ashtu edhe në spektroskopinë e impedancës elektrokimike galvanostatike (GEIS)", specifikoi ajo. "Për të shqyrtuar kapacitetin e përdorshëm, energjinë e përdorshme dhe efikasitetin e energjisë në kushte dinamike, ne kryem teste të aftësisë së shpejtësisë duke aplikuar shpejtësi të ndryshme ngarkese në temperatura të ndryshme."

Studiuesit matën një bateri litium-jon, një bateri natriumi-jon me një katodë nikel-mangan-hekur dhe një bateri litium-jon me një katodë LFP. Të tre treguan histerezë tensioni, që do të thotë se tensioni i tyre në qark të hapur ndryshonte midis karikimit dhe shkarkimit.

“Është interesante që, për SIB-të, histereza ndodh kryesisht në SOC-të e ulëta, e cila, sipas matjeve të gjysmëqelizave, ka të ngjarë të jetë për shkak të anodës së fortë të karbonit”, theksuan akademikët. “R DC dhe impedanca e LIB tregojnë shumë pak varësi nga SOC. Në të kundërt, për SIB-të, R DC dhe impedanca rriten ndjeshëm në SOC-të nën 30%, ndërsa SOC-të më të larta kanë efektin e kundërt dhe çojnë në vlera më të ulëta të R DC dhe impedancës.”

Për më tepër, ata konstatuan se varësia e R_DC dhe impedancës nga temperatura është më e lartë për SIB-të sesa për LIB-të. "Testet LIB nuk tregojnë një ndikim të rëndësishëm të SOC-së në efikasitetin vajtje-ardhje. Në të kundërt, cikli i SIB-ve nga 50% në 100% SOC mund të zvogëlojë humbjet e efikasitetit me më shumë se gjysmën krahasuar me ciklin nga 0% në 50%", shpjeguan më tej ata, duke vënë në dukje se efikasiteti i SIB-ve rritet në mënyrë drastike kur cikli i qelizave është në një gamë më të lartë SOC krahasuar me një gamë më të ulët SOC.