Watafiti kutokaChuo Kikuu cha Ufundi cha Munich(TUM) naChuo Kikuu cha RWTH AachenNchini Ujerumani wamelinganisha utendaji wa umeme wa betri za sodiamu-ioni zenye nguvu nyingi (SIBs) na ule wa betri ya kisasa ya lithiamu-ioni yenye nguvu nyingi (LIBs) yenye kathodi ya lithiamu-iron-phosphate (LFP).

Timu iligundua kuwa hali ya chaji na halijoto ina ushawishi mkubwa zaidi kwenye upinzani wa mapigo na kizuizi cha SIB kuliko LIB, ambazo zinaweza kuathiri chaguo za muundo na zinaonyesha kuwa SIB zinaweza kuhitaji mifumo ya kisasa zaidi ya usimamizi wa halijoto na chaji ili kuboresha utendaji, haswa katika viwango vya chini vya chaji.

• Ili kuelezea upinzani wa mapigo zaidi: neno hilo linamaanisha ni kiasi gani volteji ya betri hupungua wakati hitaji la nguvu ya ghafla linapotumika. Kwa hivyo, utafiti unaonyesha kwamba betri za sodiamu-ion huathiriwa zaidi na kiwango cha chaji na halijoto kuliko betri za lithiamu-ion.

Utafiti:

"Betri za sodiamu-ion [SIB] kwa ujumla huonekana kama mbadala wa LIB," wanasayansi walisema. "Hata hivyo, tofauti katika tabia ya kielektroniki ya sodiamu na lithiamu zinahitaji marekebisho kwenye anodi na kathodi. Wakati kwa betri za lithiamu-ion [LIB] kwa kawaida grafiti hutumika kama nyenzo ya anodi, kwa SIB kaboni ngumu kwa sasa inaonekana kama nyenzo inayoahidi zaidi kwa SIB."

Pia walielezea kwamba kazi yao ilikusudiwa kujaza pengo katika utafiti, kwani bado kuna ukosefu wa maarifa kuhusu tabia ya umeme ya SIBs katika suala la halijoto na hali ya chaji zinazobadilika (SOCs).

Timu ya utafiti ilifanya, haswa, vipimo vya utendaji wa umeme katika halijoto kuanzia nyuzi joto 10 Selsiasi hadi nyuzi joto 45 Selsiasi na vipimo vya volteji ya saketi wazi ya seli nzima katika halijoto tofauti pamoja na vipimo vya nusu seli vya seli husika katika nyuzi joto 25 Selsiasi.

"Zaidi ya hayo, tulichunguza ushawishi wa halijoto na SOC kwenye upinzani wa mkondo wa moja kwa moja (R DC) na spektroskopia ya impedansi ya kielektroniki ya galvanostatic (GEIS)," ilibainisha. "Ili kuchunguza uwezo unaotumika, nishati inayotumika, na ufanisi wa nishati chini ya hali ya mabadiliko, tulifanya majaribio ya uwezo wa kiwango kwa kutumia viwango tofauti vya mzigo katika halijoto tofauti."

Watafiti walipima betri ya lithiamu-ion, betri ya sodiamu-ion yenye kathodi ya nikeli-manganese-iron, na betri ya lithiamu-ion yenye kathodi ya LFP. Zote tatu zilionyesha hysteresis ya volteji, ikimaanisha volteji yao ya mzunguko wazi ilitofautiana kati ya kuchaji na kutoa chaji.

"Cha kufurahisha ni kwamba, kwa SIB, msisimko hutokea hasa katika SOC za chini, ambazo, kulingana na vipimo vya nusu-seli, huenda ni kutokana na anode ya kaboni ngumu," wasomi walisisitiza. "R DC na impedansi ya LIB huonyesha utegemezi mdogo sana kwa SOC. Kwa upande mwingine, kwa SIB, R DC na impedansi huongezeka kwa kiasi kikubwa katika SOC chini ya 30%, huku SOC za juu zikiwa na athari kinyume na kusababisha R DC za chini na thamani za impedansi."

Zaidi ya hayo, walibaini kuwa utegemezi wa halijoto wa R_DC na impedansi ni mkubwa zaidi kwa SIB kuliko LIB. "Vipimo vya LIB havionyeshi ushawishi mkubwa wa SOC kwenye ufanisi wa safari ya kurudi na kurudi. Kwa upande mwingine, kuendesha SIB kutoka 50% hadi 100% SOC kunaweza kupunguza hasara za ufanisi kwa zaidi ya nusu ikilinganishwa na kuendesha kutoka 0% hadi 50%," walielezea zaidi, wakibainisha kuwa ufanisi wa SIB hukua sana wakati wa kuendesha seli katika safu ya juu ya SOC ikilinganishwa na safu ya chini ya SOC.