Истраживачи изТехнички универзитет у Минхену(ТУМ) иУниверзитет RWTH у Ахенуу Немачкој су упоредили електричне перформансе високоенергетских натријум-јонских батерија (SIB) са перформансама најсавременије високоенергетске литијум-јонске батерије (LIB) са литијум-гвожђе-фосфатном (LFP) катодом.

Тим је открио да стање напуњености и температура имају већи утицај на отпорност импулса и импедансу SIB-ова него LIB-ова, што може утицати на избор дизајна и сугерише да SIB-ови могу захтевати софистицираније системе за управљање температуром и пуњењем како би се оптимизовале перформансе, посебно на нижим нивоима напуњености.

• Да бисмо даље објаснили отпорност на импулсе: термин се односи на то колико напон батерије пада када се изненада појави потражња за снагом. Стога, истраживање показује да на натријум-јонске батерије више утичу ниво напуњености и температура него на литијум-јонске батерије.

Истраживање:

„Натријум-јонске батерије [SIB] се генерално сматрају заменом за LIB-ове“, изјавили су научници. „Ипак, разлике у електрохемијском понашању натријума и литијума захтевају прилагођавања и на аноди и на катоди. Док се за литијум-јонске батерије [LIB] обично користи графит као анодни материјал, за SIB-ове се тврди угљеник тренутно сматра најперспективнијим материјалом за SIB-ове.“

Такође су објаснили да је њихов рад имао за циљ да попуни празнину у истраживању, јер још увек недостаје знања о електричном понашању SIB-ова у смислу различитих температура и стања наелектрисања (SOC).

Истраживачки тим је спровео, посебно, мерења електричних перформанси на температурама у распону од 10 степени Целзијуса до 45 степени Целзијуса и мерења напона отвореног кола пуне ћелије на различитим температурама, као и мерења полућелија одговарајућих ћелија на 25 степени Целзијуса.

„Даље, истражили смо утицај температуре и наелектрисања на отпор једносмерној струји (R DC) и галваностатску електрохемијску импедансну спектроскопију (GEIS),“ наводи се у саопштењу. „Да бисмо испитали употребљиви капацитет, употребљиву енергију и енергетску ефикасност у динамичким условима, извршили смо тестове брзине применом различитих брзина оптерећења на различитим температурама.“

Истраживачи су мерили литијум-јонску батерију, натријум-јонску батерију са никл-манган-гвожђе катодом и литијум-јонску батерију са LFP катодом. Све три су показале хистерезу напона, што значи да се њихов напон отвореног кола разликовао између пуњења и пражњења.

„Занимљиво је да се код SIB-ова хистерезис првенствено јавља при ниским вредностима SOC-а, што је, према мерењима на полућелијама, вероватно последица тврде угљеничне аноде“, нагласили су академици. „R DC и импеданса LIB-а показују веома малу зависност од SOC-а. Насупрот томе, код SIB-ова, R DC и импеданса значајно се повећавају при SOC-овима испод 30%, док виши SOC-ови имају супротан ефекат и доводе до нижих вредности R DC и импедансе.“

Штавише, утврдили су да је температурска зависност R_DC и импедансе већа за SIB-ове него за LIB-ове. „LIB тестови не показују значајан утицај SOC-а на ефикасност кружног пута. Насупрот томе, циклус SIB-ова од 50% до 100% SOC-а може смањити губитке ефикасности за више од половине у поређењу са циклусом од 0% до 50%“, даље су објаснили, напомињући да ефикасност SIB-ова драстично расте када се ћелије циклусују у вишем опсегу SOC-а у поређењу са нижим опсегом SOC-а.