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

Das Team stellte fest, dass der Stand des Hochladens und die Temperatur einen höheren Einfluss auf den Impulswiderstand und die Impedanz der SIBs als die LIBs haben, was die Entwurfswahl beeinflussen kann, und schlägt vor, dass SIBs möglicherweise anspruchsvollere Temperatur- und Ladungsmanagementsysteme erfordern, um die Leistung zu optimieren, 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 als vielversprechendes 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 eine sehr geringe Abhängigkeit von der SOC. Im Gegensatz dazu steigen die R -DC und die Impedanz bei SOCS unter 30%signifikant 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 SIB von 50% auf 100% SoC die Effizienzverluste um mehr als die Hälfte des Radfahrens von 0% auf 50% verringern", erklärte sie weiter und merkte an, dass die Effizienz der SIBs drastisch wächst, wenn der Zellen in einem höheren Soc-Bereich im Vergleich zu einem niedrigeren SoC-Bereich im Vergleich zu einem niedrigeren Reichweite mit einem niedrigeren Reichweite mit einem niedrigeren Reichweite mit einem niedrigeren Reichweite.