Watafiti kutokaChuo Kikuu cha Ufundi cha Munich(TUM) naChuo Kikuu cha RWTH Aachennchini Ujerumani wamelinganisha utendakazi wa umeme wa betri za ioni za sodiamu (SIBs) zenye nishati nyingi na ule wa betri ya kisasa ya lithiamu-ioni yenye nishati nyingi (LIBs) yenye cathode ya lithiamu-iron-fosfati (LFP).

Timu iligundua kuwa hali ya juu ya malipo na halijoto ina ushawishi wa juu zaidi kwenye upinzani wa mapigo na kizuizi cha SIB kuliko LIB, ambayo inaweza kuathiri uchaguzi wa muundo na kupendekeza kuwa SIB zinaweza kuhitaji mifumo ya hali ya juu zaidi ya udhibiti wa halijoto na chaji ili kuboresha utendakazi, hasa katika viwango vya chini vya malipo.

• Ili kuelezea upinzani wa mapigo zaidi: neno hilo linamaanisha ni kiasi gani cha voltage ya betri hupungua wakati mahitaji ya nguvu ya ghafla yanatumika. Kwa hiyo, utafiti unaonyesha kuwa betri za sodiamu-ioni huathiriwa zaidi na kiwango cha malipo na joto kuliko betri za lithiamu-ioni.

Utafiti:

"Betri za sodiamu [SIBs] kwa ujumla huonekana kama mbadala wa LIBs," wanasayansi walisema. "Hata hivyo, tofauti za tabia ya kielektroniki ya sodiamu na lithiamu zinahitaji marekebisho kwenye anodi na cathode. Wakati kwa betri za lithiamu-ioni [LIBs] kawaida grafiti hutumiwa kama nyenzo ya anode, kwa SIBs kaboni ngumu kwa sasa inaonekana kama nyenzo ya kuahidi zaidi kwa SIBs."

Pia walieleza kuwa kazi yao ilikuwa na nia ya kuziba pengo katika utafiti huo, kwani bado kuna uhaba wa elimu kuhusu tabia ya umeme ya SIB katika suala la kutofautiana kwa joto na hali ya malipo (SOCs).

Timu ya utafiti ilifanya, hasa, vipimo vya utendakazi wa umeme katika halijoto ya kuanzia nyuzi joto 10 hadi nyuzi 45 C na vipimo vya volteji ya mzunguko wa wazi wa seli kamili kwa viwango tofauti vya joto na pia vipimo vya nusu-seli ya seli zinazolingana katika 25 C.

"Zaidi ya hayo, tulichunguza athari za halijoto na SOC kwa upinzani wa sasa wa moja kwa moja (R DC) na galavanostatic electrochemical impedance spectroscopy (GEIS)," ilibainisha. "Ili kuchunguza uwezo unaoweza kutumika, nishati inayoweza kutumika, na ufanisi wa nishati chini ya hali zinazobadilika, tulifanya majaribio ya uwezo wa viwango kwa kutumia viwango tofauti vya upakiaji katika viwango tofauti vya joto."

Watafiti walipima betri ya lithiamu-ioni, betri ya sodiamu-ioni na cathode ya chuma ya nickel-manganese, na betri ya lithiamu-ioni yenye cathode ya LFP. Zote tatu zilionyesha hysteresis ya voltage, kumaanisha voltage yao ya mzunguko wazi ilitofautiana kati ya kuchaji na kutoa.

"Cha kufurahisha, kwa SIBs, hysteresis inatokea hasa katika SOC za chini, ambayo ni, kulingana na vipimo vya nusu ya seli, uwezekano kutokana na anodi ya kaboni ngumu," wasomi walisisitiza. "R DC na uzuiaji wa LIB unaonyesha utegemezi mdogo sana kwa SOC. Kwa kulinganisha, kwa SIBs, R DC na kizuizi huongezeka kwa kiasi kikubwa katika SOC chini ya 30%, wakati SOC za juu zina athari tofauti na husababisha kupungua kwa R DC na maadili ya kizuizi."

Zaidi ya hayo, walibaini kuwa utegemezi wa halijoto wa R_DC na kizuizi ni cha juu zaidi kwa SIB kuliko LIB. "Vipimo vya LIB havionyeshi ushawishi mkubwa wa SOC kwenye ufanisi wa safari ya kwenda na kurudi. Kwa kulinganisha, kuendesha baisikeli kutoka 50% hadi 100% SOC kunaweza kupunguza hasara ya ufanisi kwa zaidi ya nusu ikilinganishwa na baiskeli kutoka 0% hadi 50%," walifafanua zaidi, wakibainisha kuwa ufanisi wa SIBs hukua kwa kiasi kikubwa wakati wa kupunguza SOC mbalimbali katika safu ya juu ya SOC.