Mga mananaliksik mula saTeknikal na Unibersidad ng Munich(TUM) atRWTH Aachen Universitysa Germany ay inihambing ang electrical performance ng mga high-energy sodium-ion batteries (SIBs) sa isang makabagong high-energy lithium-ion battery (LIBs) na may lithium-iron-phosphate (LFP) cathode.

Natuklasan ng pangkat na ang estado ng karga at temperatura ay may mas mataas na impluwensya sa resistensya ng pulso at impedance ng mga SIB kaysa sa mga LIB, na maaaring makaimpluwensya sa mga pagpipilian sa disenyo at nagmumungkahi na ang mga SIB ay maaaring mangailangan ng mas sopistikadong mga sistema ng pamamahala ng temperatura at karga upang ma-optimize ang pagganap, lalo na sa mas mababang antas ng karga.

• Para mas maipaliwanag ang pulse resistance: ang termino ay tumutukoy sa kung gaano kalaki ang pagbaba ng boltahe ng baterya kapag biglang nangangailangan ng kuryente. Samakatuwid, ipinapahiwatig ng pananaliksik na ang mga sodium-ion na baterya ay mas apektado ng antas ng karga at temperatura kaysa sa mga lithium-ion na baterya.

Pananaliksik:

“Ang mga bateryang sodium-ion [SIB] ay karaniwang nakikita bilang isang drop-in na kapalit para sa mga LIB,” sabi ng mga siyentipiko. “Gayunpaman, ang mga pagkakaiba sa electrochemical na pag-uugali ng sodium at lithium ay nangangailangan ng mga adaptasyon sa parehong anode at cathode. Habang para sa mga bateryang lithium-ion [LIB] ay karaniwang ginagamit ang graphite bilang materyal ng anode, para sa mga SIB, ang matigas na carbon ay kasalukuyang nakikita bilang ang pinaka-promising na materyal para sa mga SIB.”

Ipinaliwanag din nila na ang kanilang trabaho ay nilayon upang punan ang isang kakulangan sa pananaliksik, dahil mayroon pa ring kakulangan ng kaalaman tungkol sa elektrikal na pag-uugali ng mga SIB sa mga tuntunin ng iba't ibang temperatura at estado-ng-charges (SOCs).

Ang pangkat ng pananaliksik ay nagsagawa, sa partikular, ng mga pagsukat ng pagganap ng kuryente sa mga temperaturang mula 10 degrees C hanggang 45 degrees C at mga pagsukat ng boltahe ng open-circuit ng full-cell sa iba't ibang temperatura pati na rin ang mga pagsukat ng half-cell ng kaukulang mga cell sa 25 C.

"Bukod pa rito, sinuri namin ang impluwensya ng temperatura at SOC sa parehong direct current resistance (R DC) at galvanostatic electrochemical impedance spectroscopy (GEIS)," tinukoy nito. "Upang suriin ang magagamit na kapasidad, magagamit na enerhiya, at kahusayan ng enerhiya sa ilalim ng mga dynamic na kondisyon, nagsagawa kami ng mga rate capability test sa pamamagitan ng paglalapat ng iba't ibang load rates sa iba't ibang temperatura."

Sinukat ng mga mananaliksik ang isang lithium-ion na baterya, isang sodium-ion na baterya na may nickel-manganese-iron cathode, at isang lithium-ion na baterya na may LFP cathode. Lahat ng tatlo ay nagpakita ng voltage hysteresis, ibig sabihin ang kanilang open-circuit voltage ay nagkakaiba sa pagitan ng pag-charge at pagdischarge.

“Kapansin-pansin, para sa mga SIB, ang hysteresis ay pangunahing nangyayari sa mababang SOC, na, ayon sa mga sukat ng half-cell, malamang dahil sa matigas na carbon anode,” diin ng mga akademiko. “Ang R DC at impedance ng LIB ay nagpapakita ng napakakaunting pagdepende sa SOC. Sa kabaligtaran, para sa mga SIB, ang R DC at impedance ay makabuluhang tumataas sa mga SOC na mas mababa sa 30%, habang ang mas mataas na SOC ay may kabaligtaran na epekto at humahantong sa mas mababang halaga ng R DC at impedance.”

Bukod dito, natukoy nila na ang pagdepende ng R_DC at impedance sa temperatura ay mas mataas para sa mga SIB kaysa sa mga LIB. "Ang mga pagsusuri sa LIB ay hindi nagpapakita ng makabuluhang impluwensya ng SOC sa kahusayan sa pag-ikot. Sa kabaligtaran, ang pag-ikot ng mga SIB mula 50% hanggang 100% SOC ay maaaring mabawasan ang mga pagkawala ng kahusayan nang higit sa kalahati kumpara sa pag-ikot mula 0% hanggang 50%," paliwanag pa nila, na binanggit na ang kahusayan ng mga SIB ay lubhang lumalaki kapag ang mga cell ay nag-ikot sa mas mataas na saklaw ng SOC kumpara sa mas mababang saklaw ng SOC.