TadqiqotchilarMyunxen Texnik Universiteti(TUM) vaRWTH Axen universitetiGermaniyada yuqori energiyali natriy-ion batareyalarining (SIB) elektr ishlashini lityum-temir-fosfat (LFP) katodli zamonaviy yuqori energiyali lityum-ion batareyasining (LIB) elektr ishlashi bilan taqqoslashdi.

Jamoa zaryad holati va harorat SIBlarning impuls qarshiligi va impedansiga LIBlarga qaraganda ko'proq ta'sir ko'rsatishini aniqladi, bu dizayn tanlovlariga ta'sir qilishi mumkin va SIBlar, ayniqsa past zaryad darajalarida, ishlashni optimallashtirish uchun yanada murakkab harorat va zaryadni boshqarish tizimlarini talab qilishi mumkinligini ko'rsatadi.

• Impuls qarshiligini batafsilroq tushuntirish uchun: bu atama to'satdan quvvat talabi qo'llanilganda batareya kuchlanishining qancha pasayishini anglatadi. Shuning uchun, tadqiqot shuni ko'rsatadiki, natriy-ion batareyalar lityum-ion batareyalarga qaraganda zaryad darajasi va haroratiga ko'proq ta'sir qiladi.

Tadqiqot:

“Natriy-ion batareyalar [SIBlar] odatda LIBlarning oʻrnini bosuvchi vosita sifatida qaraladi”, deyishdi olimlar. “Shunga qaramay, natriy va litiyning elektrokimyoviy xatti-harakatlaridagi farqlar ham anodda, ham katodda moslashishni talab qiladi. Litiy-ion batareyalar [LIBlar] uchun odatda grafit anod materiali sifatida ishlatilsa, SIBlar uchun qattiq uglerod hozirda SIBlar uchun eng istiqbolli material sifatida qaralmoqda.”

Ular, shuningdek, o'z ishlari tadqiqotdagi bo'shliqni to'ldirishga qaratilganligini tushuntirishdi, chunki SIBlarning o'zgaruvchan harorat va zaryad holati (SOC) nuqtai nazaridan elektr harakati haqida hali ham bilim yetarli emas.

Tadqiqot guruhi, xususan, 10 darajadan 45 darajagacha bo'lgan haroratlarda elektr unumdorligini o'lchash va turli haroratlarda to'liq elementning ochiq zanjir kuchlanishini o'lchash, shuningdek, 25 daraja haroratda mos keladigan elementning yarim elementini o'lchashni amalga oshirdi.

“Bundan tashqari, biz harorat va SOCning ham to'g'ridan-to'g'ri tok qarshiligiga (R DC), ham galvanostatik elektrokimyoviy impedans spektroskopiyasiga (GEIS) ta'sirini o'rganib chiqdik”, deb ta'kidlandi unda. “Dinamik sharoitlarda foydalanish mumkin bo'lgan quvvatni, foydalanish mumkin bo'lgan energiyani va energiya samaradorligini o'rganish uchun biz turli haroratlarda turli yuklanish tezligini qo'llash orqali tezlik qobiliyatini sinovdan o'tkazdik.”

Tadqiqotchilar lityum-ion batareyani, nikel-marganets-temir katodli natriy-ion batareyani va LFP katodli lityum-ion batareyani o'lchadi. Uchalasida ham kuchlanish gisterezisi kuzatildi, ya'ni ularning ochiq zanjir kuchlanishi zaryadlash va zaryadsizlantirish o'rtasida farq qiladi.

“Qizigʻi shundaki, SIBlar uchun gisterez asosan past SOClarda sodir boʻladi, bu yarim hujayrali oʻlchovlarga koʻra, qattiq uglerod anodiga bogʻliq boʻlishi mumkin”, deb taʼkidladi akademiklar. “LIBning R DC va impedansi SOCga juda kam bogʻliqlikni koʻrsatadi. Aksincha, SIBlar uchun R DC va impedans 30% dan past SOClarda sezilarli darajada oshadi, yuqori SOClar esa teskari taʼsirga ega va R DC va impedans qiymatlarining pasayishiga olib keladi.”

Bundan tashqari, ular R_DC va impedansning haroratga bog'liqligi SIBlar uchun LIBlarga qaraganda yuqoriroq ekanligini aniqladilar. “LIB sinovlari SOCning ikki tomonlama samaradorlikka sezilarli ta'sirini ko'rsatmaydi. Aksincha, SIBlarni 50% dan 100% gacha SOC ga aylantirish samaradorlik yo'qotishlarini 0% dan 50% gacha aylantirishga nisbatan ikki baravardan ko'proqqa kamaytirishi mumkin”, deb qo'shimcha ravishda ular tushuntirishdi va SIBlarning samaradorligi past SOC diapazoniga nisbatan yuqori SOC diapazonida hujayralarni aylantirishda keskin oshishini ta'kidladilar.