Các nhà nghiên cứu từĐại học Kỹ thuật Munich(TUM) vàĐại học RWTH Aachenở Đức đã so sánh hiệu suất điện của pin natri-ion năng lượng cao (SIB) với pin lithium-ion năng lượng cao (LIB) hiện đại có cực âm lithium-sắt-phosphate (LFP).

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng trạng thái sạc và nhiệt độ có ảnh hưởng lớn hơn đến điện trở xung và trở kháng của SIB so với LIB, điều này có thể ảnh hưởng đến các lựa chọn thiết kế và cho thấy rằng SIB có thể yêu cầu hệ thống quản lý nhiệt độ và sạc phức tạp hơn để tối ưu hóa hiệu suất, đặc biệt là ở mức sạc thấp hơn.

• Để giải thích thêm về điện trở xung: thuật ngữ này đề cập đến mức điện áp pin giảm khi có nhu cầu điện đột ngột. Do đó, nghiên cứu chỉ ra rằng pin natri-ion bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi mức sạc và nhiệt độ so với pin lithium-ion.

Nghiên cứu:

“Pin ion natri [SIB] thường được coi là sự thay thế tức thời cho LIB”, các nhà khoa học tuyên bố. “Tuy nhiên, sự khác biệt trong hành vi điện hóa của natri và liti đòi hỏi phải có sự thích ứng ở cả cực dương và cực âm. Trong khi đối với pin ion lithium [LIB], than chì thường được sử dụng làm vật liệu cực dương, thì đối với SIB, cacbon cứng hiện được coi là vật liệu triển vọng nhất cho SIB”.

Họ cũng giải thích rằng công trình của họ nhằm mục đích lấp đầy khoảng trống trong nghiên cứu, vì vẫn còn thiếu hiểu biết về hành vi điện của SIB theo nhiệt độ và trạng thái điện tích (SOC) khác nhau.

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành đo hiệu suất điện cụ thể ở nhiệt độ từ 10 độ C đến 45 độ C và đo điện áp mạch hở của toàn bộ cell ở các nhiệt độ khác nhau cũng như đo nửa cell của các cell tương ứng ở 25 độ C.

“Hơn nữa, chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và SOC lên cả điện trở một chiều (R DC) và phổ trở kháng điện hóa tĩnh điện (GEIS),” báo cáo nêu rõ. “Để kiểm tra công suất sử dụng được, năng lượng sử dụng được và hiệu suất năng lượng trong điều kiện động, chúng tôi đã thực hiện các thử nghiệm khả năng định mức bằng cách áp dụng các mức tải khác nhau ở các nhiệt độ khác nhau.”

Các nhà nghiên cứu đã đo một pin lithium-ion, một pin natri-ion có catốt niken-mangan-sắt và một pin lithium-ion có catốt LFP. Cả ba đều cho thấy hiện tượng trễ điện áp, nghĩa là điện áp mạch hở của chúng khác nhau giữa quá trình sạc và xả.

“Điều thú vị là đối với SIB, hiện tượng trễ chủ yếu xảy ra ở SOC thấp, theo phép đo half-cell, có khả năng là do anode carbon cứng”, các học giả nhấn mạnh. “R DC và trở kháng của LIB cho thấy rất ít phụ thuộc vào SOC. Ngược lại, đối với SIB, R DC và trở kháng tăng đáng kể ở SOC dưới 30%, trong khi SOC cao hơn có tác dụng ngược lại và dẫn đến giá trị R DC và trở kháng thấp hơn”.

Hơn nữa, họ xác định rằng sự phụ thuộc vào nhiệt độ của R_DC và trở kháng cao hơn đối với SIB so với LIB. "Các thử nghiệm LIB không cho thấy ảnh hưởng đáng kể của SOC đến hiệu suất khứ hồi. Ngược lại, việc tuần hoàn SIB từ 50% đến 100% SOC có thể giảm tổn thất hiệu suất hơn một nửa so với tuần hoàn từ 0% đến 50%", họ giải thích thêm, lưu ý rằng hiệu suất của SIB tăng mạnh khi tuần hoàn các ô trong phạm vi SOC cao hơn so với phạm vi SOC thấp hơn.