Investigadors de laUniversitat Tècnica de Munic(Tum) iUniversitat Rwth AachenA Alemanya, han comparat el rendiment elèctric de les bateries d’ions de sodi d’alta energia (SIBS) amb la d’un càtode d’ions de liti d’alta energia d’última generació amb un càtode de liti-iron-fosfat (LFP).

L’equip va trobar que l’estat de càrrega i la temperatura tenen una influència més gran en la resistència al pols i la impedància dels SIB que els LIBs, que poden influir en les opcions de disseny i suggereix que els SIB poden requerir sistemes de control de temperatura i gestió de càrrega més sofisticats per optimitzar el rendiment, especialment a nivells de càrrega més baixos.

• Per explicar encara més la resistència al pols: el terme fa referència a la quantitat de tensió de la bateria quan s’aplica una demanda d’alimentació sobtada. Per tant, la investigació indica que les bateries d’ions de sodi estan més afectades pel nivell de càrrega i la temperatura que les bateries d’ions de liti.

Investigació:

"Les bateries d'ions de sodi [SIBS] es veuen generalment com un reemplaçament d'abandonament de LIBS", van declarar els científics. "No obstant això, les diferències en el comportament electroquímic del sodi i el liti requereixen adaptacions tant a l'ànode com al càtode. Mentre que per a les bateries d'ions de liti [LIBS] normalment s'utilitza el grafit com a material d'ànode, per a SIBS el carboni dur es considera actualment el material més prometedor per a SIBS."

També van explicar que el seu treball tenia com a objectiu omplir un buit en la investigació, ja que encara hi ha una manca de coneixement sobre el comportament elèctric dels SIBs en termes de diferents temperatures i estats de caràcters (SOC).

L’equip d’investigació va realitzar, en particular, mesures de rendiment elèctric a temperatures que oscil·len entre els 10 graus C a 45 graus C i les mesures de tensió de circuit obert de la cèl·lula completa a diferents temperatures, així com les mesures de mitja cèl·lula de les cèl·lules corresponents a 25 C.

"A més, es va investigar la influència de la temperatura i la SOC tant en la resistència de corrent directa (R DC) com en l'espectroscòpia d'impedància electroquímica galvanostàtica (GEIS)", va especificar. "Per examinar la capacitat útil, l'energia utilitzable i l'eficiència energètica en condicions dinàmiques, es van realitzar proves de capacitat de velocitat aplicant diferents taxes de càrrega a diferents temperatures."

Els investigadors van mesurar una bateria d’ions de liti, una bateria d’ions de sodi amb un càtode de ferro níquel-manganès i una bateria d’ions de liti amb un càtode LFP. Els tres van mostrar una histèresi de tensió, cosa que significa que la seva tensió de circuit obert difereix entre la càrrega i la descàrrega.

"Curiosament, per a SIBS, la histèresi es produeix principalment a SOCs baixes, que és, segons les mesures de mitja cèl·lula, probablement a causa de l'ànode de carboni dur", van subratllar els acadèmics. "La R DC i la impedància de la Lib mostren molt poca dependència del SOC. En canvi, per a SIBS, la R DC i la impedància augmenten significativament a SOCs per sota del 30%, mentre que els SOC més alts tenen l'efecte contrari i condueixen a baixos RC i valors d'impedància."

A més, van comprovar que la dependència de la temperatura de R_DC i la impedància és més elevada per a SIBs que els LIBs. "Les proves LIB no mostren una influència significativa de la SOC en l'eficiència de la transferència d'anada i tornada. En canvi, el bicicleta de SIBS del 50% al 100% de SOC pot reduir les pèrdues d'eficiència en més de la meitat en comparació amb el ciclisme del 0% al 50%", van explicar a més, destacant que l'eficiència dels SIB creix dràsticament quan es colaven les cèl·lules en un rang de SOC més alt en comparació amb un rang de SOC inferior.