Forscher aus demTechnische Universität München(Tum) undRWTH Aachen UniversityIn Deutschland haben die elektrische Leistung von Natrium-Ionen-Batterien mit hochenergetischen Batterien (SIBs) mit der einer hochmodernen Lithium-Ionen-Batterie (LIBS) mit einer Lithium-Eisen-Phosphat-Kathode (LFP) verglichen .

Das Team stellte fest, dass der Stand von Gebräde und Temperatur einen höheren Einfluss auf den Impulswiderstand und die Impedanz der SIBs als die LIBs haben, was die Entwurfswahl beeinflussen kann und vorschlägt, dass SIBs möglicherweise anspruchsvollere Temperatur- und Ladungsmanagementsysteme benötigen, um zu optimieren Leistung, insbesondere bei niedrigeren Ladungsstufen.

• Um den Impulswiderstand weiter zu erklären: Der Begriff bezieht sich darauf, wie viel eine Batteriespannung sinkt, wenn ein plötzlicher Strombedarf angewendet wird. Daher zeigt die Untersuchung, dass Natrium-Ionen-Batterien von Ladung und Temperatur stärker beeinflusst sind als von Lithium-Ionen-Batterien.

Forschung:

"Natrium-Ionen-Batterien [SIBs] werden im Allgemeinen als Drop-In-Ersatz für LIBS angesehen", erklärten die Wissenschaftler. „Dennoch erfordern die Unterschiede im elektrochemischen Verhalten von Natrium und Lithium Anpassungen sowohl an der Anode als auch an der Kathode. Während für Lithium-Ionen-Batterien [LIBS] normalerweise Graphit als Anodenmaterial verwendet wird, wird für SIBS-Hartkohlenstoff derzeit das vielversprechendste Material für SIBs angesehen. “

Sie erklärten auch, dass ihre Arbeit eine Lücke in der Forschung schließen sollte, da immer noch ein Wissen über das elektrische Verhalten von SIBs in Bezug auf unterschiedliche Temperaturen und Gebühren (SOCS).

Das Forschungsteam führte insbesondere elektrische Leistungsmessungen bei Temperaturen im Bereich von 10 Grad C bis 45 Grad C und Open-Circuit-Spannungsmessungen der Vollzelle bei verschiedenen Temperaturen sowie zur Halbzellmessungen der entsprechenden Zellen bei 25 c durch .

"Darüber hinaus untersuchten wir den Einfluss von Temperatur und SOC sowohl auf den Gleichstromresistenz (R DC) als auch auf galvanostatische elektrochemische Impedanzspektroskopie (GEIs)", erklärte sie. "Um die nutzbare Kapazität, die nutzbare Energie und die Energieeffizienz unter dynamischen Bedingungen zu untersuchen, haben wir Ratenfähigkeitstests durchgeführt, indem wir unterschiedliche Lastraten bei unterschiedlichen Temperaturen anwenden."

Die Forscher haben eine Lithium-Ionen-Batterie, eine Natrium-Ionen-Batterie mit einer Nickel-Mangan-Eisen-Kathode und eine Lithium-Ionen-Batterie mit einer LFP-Kathode gemessen. Alle drei zeigten eine Spannungshysterese, was bedeutet, dass ihre offene Spannung zwischen Ladung und Entlassung unterschiedlich war.

"Interessanterweise tritt die Hysterese bei SIBs hauptsächlich bei niedrigen SoCs auf, was nach Halbzellmessungen wahrscheinlich auf die harte Kohlenstoffanode zurückzuführen ist", betonten die Akademiker. „Die R -DC und die Impedanz der LIB zeigen sehr wenig Abhängigkeit vom SOC. Im Gegensatz dazu steigen bei SIBs die R -DC und die Impedanz bei SOCS unter 30%erheblich an, während höhere SOCs den gegenteiligen Effekt haben und zu niedrigeren R -DC- und Impedanzwerten führen. “

Darüber hinaus stellten sie fest, dass die Temperaturabhängigkeit von R_DC und Impedanz für SIBS höher ist als für Libs. „Die LIB-Tests zeigen keinen signifikanten Einfluss des SOC auf die Roundtrip-Effizienz. Im Gegensatz dazu kann das Radfahren der SIBs von 50% auf 100% SoC die Effizienzverluste um mehr als die Hälfte im Vergleich zum Radfahren von 0% auf 50% verringern “ höherer SOC -Bereich im Vergleich zu einem niedrigeren SOC -Bereich.