పరిశోధకులుమ్యూనిచ్ సాంకేతిక విశ్వవిద్యాలయం(టియుఎం) మరియుఆర్‌డబ్ల్యుటిహెచ్ ఆచెన్ విశ్వవిద్యాలయంజర్మనీలో, అధిక-శక్తి సోడియం-అయాన్ బ్యాటరీల (SIBs) విద్యుత్ పనితీరును, లిథియం-ఐరన్-ఫాస్ఫేట్ (LFP) కాథోడ్‌తో కూడిన అత్యాధునిక అధిక-శక్తి లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ (LIBs) పనితీరుతో పోల్చారు.

LIBలతో పోలిస్తే SIBల పల్స్ రెసిస్టెన్స్ మరియు ఇంపిడెన్స్‌పై స్టేట్-ఆఫ్-ఛార్జ్ మరియు ఉష్ణోగ్రత అధిక ప్రభావాన్ని చూపుతాయని బృందం కనుగొంది, ఇది డిజైన్ ఎంపికలను ప్రభావితం చేయవచ్చు మరియు పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి, ముఖ్యంగా తక్కువ ఛార్జ్ స్థాయిలలో, SIBలకు మరింత అధునాతన ఉష్ణోగ్రత మరియు ఛార్జ్ నిర్వహణ వ్యవస్థలు అవసరం కావచ్చని సూచిస్తుంది.

• పల్స్ రెసిస్టెన్స్‌ను మరింతగా వివరించాలంటే: అకస్మాత్తుగా పవర్ డిమాండ్ ఏర్పడినప్పుడు బ్యాటరీ వోల్టేజ్ ఎంత తగ్గుతుందో ఈ పదం సూచిస్తుంది. అందువల్ల, లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీల కంటే సోడియం-అయాన్ బ్యాటరీలు ఛార్జ్ స్థాయి మరియు ఉష్ణోగ్రత వల్ల ఎక్కువగా ప్రభావితమవుతాయని పరిశోధన సూచిస్తుంది.

పరిశోధన:

"సోడియం-అయాన్ బ్యాటరీలను [SIBs] సాధారణంగా LIBలకు నేరుగా ప్రత్యామ్నాయంగా చూస్తారు," అని శాస్త్రవేత్తలు పేర్కొన్నారు. "అయినప్పటికీ, సోడియం మరియు లిథియంల విద్యుత్ రసాయన ప్రవర్తనలోని తేడాల కారణంగా యానోడ్ మరియు కాథోడ్ రెండింటిలోనూ మార్పులు అవసరం. లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలకు [LIBs] సాధారణంగా యానోడ్ పదార్థంగా గ్రాఫైట్‌ను ఉపయోగిస్తుండగా, SIBల కోసం ప్రస్తుతం హార్డ్ కార్బన్‌ను అత్యంత ఆశాజనకమైన పదార్థంగా పరిగణిస్తున్నారు."

మారుతున్న ఉష్ణోగ్రతలు మరియు స్టేట్-ఆఫ్-ఛార్జ్‌ల (SOCs) పరంగా SIBల విద్యుత్ ప్రవర్తన గురించి ఇప్పటికీ జ్ఞాన లోపం ఉన్నందున, పరిశోధనలోని ఈ లోటును పూరించడమే తమ పని యొక్క ఉద్దేశ్యమని వారు వివరించారు.

పరిశోధన బృందం ముఖ్యంగా, 10 డిగ్రీల సెల్సియస్ నుండి 45 డిగ్రీల సెల్సియస్ వరకు ఉష్ణోగ్రతల పరిధిలో విద్యుత్ పనితీరు కొలతలను, వివిధ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఫుల్-సెల్ యొక్క ఓపెన్-సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ కొలతలను, అలాగే 25 డిగ్రీల సెల్సియస్ వద్ద సంబంధిత సెల్స్ యొక్క హాఫ్-సెల్ కొలతలను నిర్వహించింది.

"అంతేకాకుండా, మేము డైరెక్ట్ కరెంట్ రెసిస్టెన్స్ (R DC) మరియు గాల్వనోస్టాటిక్ ఎలక్ట్రోకెమికల్ ఇంపిడెన్స్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (GEIS) రెండింటిపై ఉష్ణోగ్రత మరియు SOC ప్రభావాన్ని పరిశోధించాము," అని అది పేర్కొంది. "డైనమిక్ పరిస్థితులలో వినియోగించదగిన సామర్థ్యం, ​​వినియోగించదగిన శక్తి మరియు శక్తి సామర్థ్యాన్ని పరిశీలించడానికి, మేము వివిధ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద వేర్వేరు లోడ్ రేట్లను వర్తింపజేయడం ద్వారా రేట్ సామర్థ్య పరీక్షలను నిర్వహించాము."

పరిశోధకులు ఒక లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీని, నికెల్-మాంగనీస్-ఐరన్ క్యాథోడ్ ఉన్న ఒక సోడియం-అయాన్ బ్యాటరీని, మరియు LFP క్యాథోడ్ ఉన్న ఒక లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీని కొలిచారు. ఈ మూడూ వోల్టేజ్ హిస్టెరిసిస్‌ను ప్రదర్శించాయి, అంటే ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ మధ్య వాటి ఓపెన్-సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ భిన్నంగా ఉంది.

"ఆసక్తికరంగా, SIBల విషయంలో, హిస్టెరిసిస్ ప్రధానంగా తక్కువ SOCల వద్ద సంభవిస్తోంది, దీనికి కారణం, హాఫ్-సెల్ కొలతల ప్రకారం, హార్డ్ కార్బన్ యానోడ్ అయ్యే అవకాశం ఉంది," అని విద్యావేత్తలు నొక్కి చెప్పారు. "LIB యొక్క R DC మరియు ఇంపిడెన్స్, SOCపై చాలా తక్కువగా ఆధారపడి ఉంటాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, SIBల విషయంలో, 30% కంటే తక్కువ SOCల వద్ద R DC మరియు ఇంపిడెన్స్ గణనీయంగా పెరుగుతాయి, అయితే అధిక SOCలు దీనికి వ్యతిరేక ప్రభావాన్ని చూపి, తక్కువ R DC మరియు ఇంపిడెన్స్ విలువలకు దారితీస్తాయి."

అంతేకాకుండా, LIB లతో పోలిస్తే SIB లలో R_DC మరియు ఇంపిడెన్స్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం ఎక్కువగా ఉందని వారు నిర్ధారించారు. “రౌండ్-ట్రిప్ సామర్థ్యంపై SOC యొక్క గణనీయమైన ప్రభావాన్ని LIB పరీక్షలు చూపించలేదు. దీనికి విరుద్ధంగా, 0% నుండి 50% వరకు సైక్లింగ్ చేయడంతో పోలిస్తే, SIB లను 50% నుండి 100% SOC వరకు సైక్లింగ్ చేయడం వల్ల సామర్థ్య నష్టాలను సగానికంటే ఎక్కువగా తగ్గించవచ్చు,” అని వారు మరింతగా వివరించారు. తక్కువ SOC పరిధితో పోలిస్తే అధిక SOC పరిధిలో సెల్స్‌ను సైక్లింగ్ చేసినప్పుడు SIB ల సామర్థ్యం విపరీతంగా పెరుగుతుందని వారు పేర్కొన్నారు.