باحثون منجامعة ميونيخ التقنية(Tum) وجامعة آخن RWTHفي ألمانيا قارنت الأداء الكهربائي لبطاريات الصوديوم ذات الطاقة العالية (SIBs) مع بطارية ليثيوم أيون عالية الطاقة (LIBS) مع كاثود الليثيوم-الفوسفات (LFP).

وجد الفريق أن حالة الشحن ودرجة الحرارة لها تأثير أعلى على مقاومة النبض ومقاومة SIBs من LIBS ، والتي قد تؤثر على خيارات التصميم وتشير إلى أن SIBs قد تتطلب أنظمة درجة حرارة أكثر تطوراً وشحنًا لتحسين الأداء ، خاصة في مستويات الشحن المنخفضة.

• لشرح مقاومة النبض أكثر: يشير المصطلح إلى مقدار انخفاض جهد البطارية عند تطبيق الطلب المفاجئ للطاقة. لذلك ، يشير البحث إلى أن بطاريات الصوديوم أيون تتأثر بمستوى الشحن ودرجة الحرارة أكثر من بطاريات الليثيوم أيون.

بحث:

صرح العلماء: "تعتبر بطاريات الصوديوم أيون [SIBs] عمومًا بديلاً عن LIBS". "ومع ذلك ، فإن الاختلافات في السلوك الكهروكيميائي للصوديوم والليثيوم تتطلب تكيفات على كل من الأنود والكاثود. بينما بالنسبة لبطاريات الليثيوم أيون [libs] عادة ما يتم استخدام الجرافيت كمواد أنود ، لأن SIBs الصلبة تعتبر حاليًا هي المادة الأكثر واعدة لـ SIBs."

وأوضحوا أيضًا أن عملهم كان يهدف إلى ملء فجوة في البحث ، حيث لا يزال هناك نقص في المعرفة حول السلوك الكهربائي لـ SIBs من حيث درجات الحرارة المتفاوتة والموارد (SOCs).

أجرى فريق البحث ، على وجه الخصوص ، قياسات الأداء الكهربائي في درجات حرارة تتراوح بين 10 درجات مئوية إلى 45 درجة مئوية وقياسات جهد الدائرة المفتوحة للخلايا الكاملة في درجات حرارة مختلفة وكذلك قياسات نصف الخلية للخلايا المقابلة في 25 درجة مئوية في 25 درجة مئوية

"علاوة على ذلك ، قمنا بالتحقيق في تأثير درجة الحرارة و SOC على كل من المقاومة الحالية المباشرة (R DC) وطيفي المضيء الكهروكيميائي Galvanostatic (GEIS) ،" لقد حدد. "لدراسة السعة القابلة للاستخدام والطاقة القابلة للاستخدام وكفاءة الطاقة في ظل الظروف الديناميكية ، أجرينا اختبارات قدرة المعدل من خلال تطبيق معدلات تحميل مختلفة في درجات حرارة مختلفة."

قام الباحثون بقياس بطارية ليثيوم أيون ، وبطارية صوديوم أيون مع كاثود النيكل-المانغاني ، وبطارية ليثيوم أيون مع كاثود LFP. أظهرت جميع ثلاثة تباطؤ الجهد ، مما يعني أن جهد الدائرة المفتوحة يختلف بين الشحن والتفريغ.

"ومن المثير للاهتمام ، بالنسبة لـ SIBs ، يحدث التباطؤ في المقام الأول في SOCs المنخفضة ، وهو ، وفقًا لقياسات نصف الخلية ، على الأرجح بسبب أنود الكربون الصلب" ، أكد الأكاديميون. "تظهر R DC ومقاومة LIB اعتمادًا كبيرًا جدًا على SOC. على النقيض من ذلك ، بالنسبة لـ SIBs ، يزداد R DC والمعاوقة بشكل كبير في SOCs أقل من 30 ٪ ، في حين أن SOCs الأعلى لها تأثير معاكس وتؤدي إلى انخفاض قيم R DC والمعاوقة."

علاوة على ذلك ، تأكدوا من أن الاعتماد على درجة حرارة R_DC والمعاوقة أعلى بالنسبة لـ SIBs من LIBS. "لا تظهر اختبارات LIB تأثيرًا كبيرًا على SOC على كفاءة الرحلة المستديرة. على النقيض من ذلك ، فإن ركوب الدراجات SIBs من 50 ٪ إلى 100 ٪ من SOC يمكن أن يقلل من خسائر الكفاءة بأكثر من النصف مقارنةً بالدراجات من 0 ٪ إلى 50 ٪ ،" أوضحوا أن كفاءة SIBs تزداد بشكل متجرٍ عند ركوب الدراجات في مجموعة أعلى من قوانين SOC.