פֿאָרשער פֿון דיטעכנישע אוניווערסיטעט פון מינכן(TUM) אוןRWTH אאכן אוניווערסיטעטאין דייטשלאנד האבן פארגליכן די עלעקטרישע פאָרשטעלונג פון הויך-ענערגיע נאַטריום-יאָן באַטעריעס (SIBs) צו יענער פון אַ שטאַט-פון-די-קונסט הויך-ענערגיע ליטהיום-יאָן באַטעריע (LIBs) מיט אַ ליטהיום-אייַזן-פאָספאַט (LFP) קאַטאָדע.

די מאַנשאַפֿט האָט געפֿונען אַז דער צושטאַנד-פון-לאָדונג און טעמפּעראַטור האָבן אַ העכערן השפּעה אויף דעם פּולס-קעגנשטעל און די אימפּעדאַנס פֿון די SIBs ווי די LIBs, וואָס קען השפּעה האָבן אויף דיזיין-ברירות און סאַגדזשעסטירט אַז SIBs קענען דאַרפֿן מער סאָפיסטיקירטע טעמפּעראַטור און לאָדונג-פֿאַרוואַלטונג-סיסטעמען צו אָפּטימיזירן די פאָרשטעלונג, ספּעציעל ביי נידעריקערע לאָדונג-לעוועלס.

• צו דערקלערן פּולס קעגנשטעל ווייטער: דער טערמין באַציט זיך צו ווי פיל אַ באַטאַרייע וואָולטידזש פאַלט ווען אַ פּלוצעמדיקע מאַכט פאָדערונג ווערט געווענדט. דעריבער, די פאָרשונג ווייזט אַז סאָדיום-יאָן באַטאַרייעס זענען מער אַפעקטאַד דורך טשאַרדזש לעוועל און טעמפּעראַטור ווי ליטהיום-יאָן באַטאַרייעס.

פאָרשונג:

"נאטריום-יאָן באַטעריעס [SIBs] ווערן בכלל געזען ווי אַ דראָפּ-אין ערזאַץ פֿאַר LIBs," האָבן די וויסנשאַפֿטלער געזאָגט. "אָבער, די אונטערשיידן אין דעם עלעקטראָכעמישן נאַטור פֿון נאטריום און ליטיום פֿאָדערן אַדאַפּטאַציעס אויף ביידע די אַנאָדע און די קאַטאָדע. כאָטש פֿאַר ליטיום-יאָן באַטעריעס [LIBs] ווערט געוויינטלעך גראַפֿיט געניצט ווי אַנאָדע מאַטעריאַל, פֿאַר SIBs ווערט האַרטער קוילן איצט געזען ווי דער מערסט פֿאַרשפּרעכנדיקער מאַטעריאַל פֿאַר SIBs."

זיי האבן אויך דערקלערט אז זייער ארבעט איז געווען בדעה צו פילן א ליידיגע פלאץ אין דער פארשונג, ווייל עס איז נאך אלץ א מאנגל אין וויסן וועגן דעם עלעקטרישן אויפפירונג פון SIBs אין טערמינען פון פארשידענע טעמפעראטורן און צושטאנד-פון-לאדונגען (SOCs).

די פֿאָרשונג־מאַנשאַפֿט האָט דורכגעפֿירט, באַזונדערס, עלעקטרישע פאָרשטעלונג־מעסטונגען ביי טעמפּעראַטורן פֿון 10 גראַד צעלזיוס ביז 45 גראַד צעלזיוס און אָפֿענע־קרייַז וואָולטאַזש־מעסטונגען פֿון דער פֿולער צעל ביי פֿאַרשידענע טעמפּעראַטורן, ווי אויך האַלב־צעל־מעסטונגען פֿון די קאָרעספּאָנדירנדיקע צעלן ביי 25 צעלזיוס.

"דערצו, האבן מיר אויסגעפארשט דעם איינפלוס פון טעמפעראטור און SOC אויף ביידע דירעקט-שטראם קעגנשטעל (R DC) און גאַלוואַנאָסטאַטיש עלעקטראָכעמישע אימפּעדאַנס ספּעקטראָסקאָפּיע (GEIS)," האט עס ספּעציפֿיצירט. "כדי צו אויספאָרשן די נוצלעכע קאַפּאַציטעט, נוצלעכע ענערגיע, און ענערגיע עפעקטיווקייט אונטער דינאַמישע באדינגונגען, האבן מיר דורכגעפירט ראַטע קייפּאַביליטי טעסץ דורך אַפּלייינג פאַרשידענע לאָוד ראַטעס ביי פאַרשידענע טעמפּעראַטורן."

די פֿאָרשער האָבן געמאָסטן אַ ליטיום-יאָן באַטעריע, אַ נאַטריום-יאָן באַטעריע מיט אַ ניקעל-מאַנגאַן-אייַזן קאַטאָדע, און אַ ליטיום-יאָן באַטעריע מיט אַ LFP קאַטאָדע. אַלע דריי האָבן געוויזן וואָולטאַזש היסטערעזיס, וואָס מיינט אַז זייער אָפן-קרייז וואָולטאַזש האָט זיך אונטערשיידן צווישן אויפֿלאָדן און אויסלאָדן.

"אינטערעסאנט, פאר SIBs, פאסירט די היסטערעזיס בעיקר ביי נידעריגע SOCs, וואס איז, לויט האלב-צעל מעסטונגען, מסתמא צוליב דער שווערער קוילן-אנאד," האבן די אקאדעמיקער באטאנט. "די R DC און אימפעדאנץ פון די LIB ווייזן זייער ווייניג אפהענגיקייט אויף די SOC. אין קאנטראסט, פאר SIBs, וואקסן די R DC און אימפעדאנץ באדייטנד ביי SOCs אונטער 30%, בשעת העכערע SOCs האבן דעם פארקערטן עפעקט און פירן צו נידעריגערע R DC און אימפעדאנץ ווערטן."

דערצו, האבן זיי באשטעטיקט אז די טעמפעראטור-אפהענגיקייט פון R_DC און אימפעדאנץ איז העכער פאר SIBs ווי LIBs. "די LIB טעסטס ווייזן נישט קיין באדייטנדיקן איינפלוס פון די SOC אויף די קייַלעכיק-רייזע עפעקטיווקייט. אין קאנטראסט, ציקלירן די SIBs פון 50% צו 100% SOC קען רעדוצירן עפעקטיווקייט פארלוסטן מיט מער ווי האלב קאמפערד צו ציקלירן פון 0% צו 50%," האבן זיי ווייטער דערקלערט, באמערקנדיק אז די עפעקטיווקייט פון SIBs וואקסט דראסטיש ווען ציקלירן די צעלן אין א העכערן SOC קייט קאמפערד צו א נידעריקערן SOC קייט.