TədqiqatçılarMünhen Texniki Universiteti(TUM) vəRWTH Axen UniversitetiAlmaniyada yüksək enerjili natrium-ion batareyalarının (SIB) elektrik performansını litium-dəmir-fosfat (LFP) katodlu ən müasir yüksək enerjili litium-ion batareyasının (LIB) elektrik performansı ilə müqayisə ediblər.

Komanda aşkar etdi ki, yüklənmə vəziyyəti və temperatur SIB-lərin impuls müqavimətinə və impedansına LIB-lərə nisbətən daha yüksək təsir göstərir ki, bu da dizayn seçimlərinə təsir göstərə bilər və SIB-lərin, xüsusən də aşağı yük səviyyələrində performansı optimallaşdırmaq üçün daha mürəkkəb temperatur və yük idarəetmə sistemlərinə ehtiyac duyduğunu göstərir.

• İmpuls müqavimətini daha ətraflı izah etmək üçün: bu termin qəfil enerji tələbi tətbiq edildikdə batareya gərginliyinin nə qədər düşdüyünü ifadə edir. Buna görə də, tədqiqat göstərir ki, natrium-ion batareyaları litium-ion batareyalarına nisbətən şarj səviyyəsi və temperaturdan daha çox təsirlənir.

Tədqiqat:

Alimlər bildiriblər ki, “Natrium-ion batareyaları [SIB-lər] ümumiyyətlə LIB-lərin əvəzedicisi kimi qəbul edilir. Buna baxmayaraq, natrium və litiumun elektrokimyəvi davranışındakı fərqlər həm anod, həm də katodda uyğunlaşmalar tələb edir. Litium-ion batareyaları [LIB-lər] üçün adətən qrafit anod materialı kimi istifadə olunsa da, SIB-lər üçün sərt karbon hazırda SIB-lər üçün ən perspektivli material kimi qəbul edilir.”

Onlar həmçinin izah etdilər ki, işlərinin məqsədi tədqiqatdakı boşluğu doldurmaqdır, çünki dəyişkən temperatur və yük halları (SOC) baxımından SIB-lərin elektrik davranışı haqqında hələ də məlumat çatışmazlığı var.

Tədqiqat qrupu, xüsusilə 10 dərəcə C-dən 45 dərəcə C-yə qədər dəyişən temperaturlarda elektrik performans ölçmələri və müxtəlif temperaturlarda tam elementin açıq dövrə gərginlik ölçmələri, eləcə də 25 dərəcə C-də müvafiq elementlərin yarım element ölçmələri aparmışdır.

“Bundan əlavə, temperaturun və SOC-nun həm birbaşa cərəyan müqavimətinə (R DC), həm də qalvanostatik elektrokimyəvi impedans spektroskopiyasına (GEIS) təsirini araşdırdıq”, - deyə məlumatda bildirilir. “Dinamik şəraitdə istifadə edilə bilən tutumu, istifadə edilə bilən enerjini və enerji səmərəliliyini araşdırmaq üçün müxtəlif temperaturlarda fərqli yük dərəcələri tətbiq etməklə sürət qabiliyyəti testləri apardıq.”

Tədqiqatçılar litium-ion batareyasını, nikel-manqan-dəmir katodlu natrium-ion batareyasını və LFP katodlu litium-ion batareyasını ölçdülər. Hər üçü gərginlik histerezisi göstərdi, yəni onların açıq dövrə gərginliyi doldurma və boşaltma arasında fərqlənirdi.

Akademiklər vurğulayıblar ki, “Maraqlıdır ki, SIB-lər üçün histerezis əsasən aşağı SOC-larda baş verir ki, bu da yarımhüceyrə ölçmələrinə görə, çox güman ki, sərt karbon anodu ilə əlaqədardır”. “LIB-nin R DC və impedansı SOC-dan çox az asılılıq göstərir. Bunun əksinə olaraq, SIB-lər üçün R DC və impedans 30%-dən aşağı SOC-larda əhəmiyyətli dərəcədə artır, daha yüksək SOC-lar isə əks təsir göstərir və daha aşağı R DC və impedans dəyərlərinə səbəb olur.”

Bundan əlavə, onlar R_DC və impedansın temperatur asılılığının SIB-lər üçün LIB-lərə nisbətən daha yüksək olduğunu müəyyən etdilər. “LIB testləri SOC-nun gediş-dönüş səmərəliliyinə əhəmiyyətli təsir göstərmir. Bunun əksinə olaraq, SIB-ləri 50%-dən 100%-ə qədər SOC-a dövr etmək, 0%-dən 50%-ə qədər dövr etməklə müqayisədə səmərəlilik itkilərini yarıdan çox azalda bilər”, - deyə onlar əlavə olaraq izah etdilər və qeyd etdilər ki, SIB-lərin səmərəliliyi daha aşağı SOC diapazonuna nisbətən daha yüksək SOC diapazonunda hüceyrələri dövr edərkən kəskin şəkildə artır.