Ερευνητές από τοΤεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου(Tum) καιΠανεπιστήμιο RWTH AachenΣτη Γερμανία έχουν συγκρίνει την ηλεκτρική απόδοση των μπαταριών ιόντων νατρίου υψηλής ενέργειας (SIBS) με εκείνη μιας υπερσύγχρονης μπαταρίας ιόντων λιθίου υψηλής ενέργεια .

Η ομάδα διαπίστωσε ότι η κατάσταση και η θερμοκρασία έχουν μεγαλύτερη επίδραση στην αντίσταση των παλμών και την αντίσταση των SIB από τα LIBs, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει τις επιλογές σχεδιασμού και υποδηλώνει ότι τα SIBs ενδέχεται να απαιτούν πιο εξελιγμένα συστήματα θερμοκρασίας και διαχείρισης φόρτισης για βελτιστοποίηση απόδοση, ειδικά σε χαμηλότερα επίπεδα φόρτισης.

• Για να εξηγήσετε περαιτέρω την αντίσταση των παλμών: ο όρος αναφέρεται στο πόσο πέφτει η τάση της μπαταρίας όταν εφαρμόζεται ξαφνική ζήτηση ισχύος. Επομένως, η έρευνα δείχνει ότι οι μπαταρίες ιόντων νατρίου επηρεάζονται περισσότερο από το επίπεδο φόρτισης και τη θερμοκρασία από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.

Ερευνα:

"Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου [SIBs] θεωρούνται γενικά ως αντικατάσταση drop-in για LIBs", ανέφεραν οι επιστήμονες. "Παρ 'όλα αυτά, οι διαφορές στην ηλεκτροχημική συμπεριφορά του νατρίου και του λιθίου απαιτούν προσαρμογές τόσο στην άνοδο όσο και στην κάθοδο. Ενώ για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου [LIBs] συνήθως ο γραφίτης χρησιμοποιείται ως υλικό ανόδου, επειδή το SIBS σκληρό άνθρακα θεωρείται επί του παρόντος το πιο ελπιδοφόρο υλικό για SIBs. "

Εξήγησαν επίσης ότι το έργο τους είχε ως στόχο να καλύψει ένα κενό στην έρευνα, καθώς εξακολουθεί να υπάρχει έλλειψη γνώσεων σχετικά με την ηλεκτρική συμπεριφορά των SIBs όσον αφορά τις ποικίλες θερμοκρασίες και τις καταστροφές (SOCS).

Η ερευνητική ομάδα διεξήγαγε, ειδικότερα, μετρήσεις ηλεκτρικής απόδοσης σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 10 βαθμούς C έως 45 βαθμούς C και μετρήσεις τάσης ανοιχτού κυκλώματος του πλήρους κυττάρου σε διαφορετικές θερμοκρασίες καθώς και μετρήσεις μισού κυττάρου των αντίστοιχων κυττάρων στους 25 C .

"Επιπλέον, ερευνήσαμε την επίδραση της θερμοκρασίας και της SOC τόσο στην άμεση αντίσταση ρεύματος (R DC) όσο και στη φασματοσκοπία της γαλβανοστατικής ηλεκτροχημικής σύνθετης αντίστασης (GEIS)", καθορίζει. "Για να εξεταστεί η χρήσιμη χωρητικότητα, η χρήσιμη ενέργεια και η ενεργειακή απόδοση υπό δυναμικές συνθήκες, πραγματοποιήσαμε δοκιμές ικανότητας επιτοκίου εφαρμόζοντας διαφορετικούς ρυθμούς φορτίου σε διαφορετικές θερμοκρασίες".

Οι ερευνητές μέτρησαν μια μπαταρία ιόντων λιθίου, μια μπαταρία ιόντων νάτριο με κάθοδο νικελίου-μαγγανικού σιδήρου και μπαταρία ιόντων λιθίου με κάθοδο LFP. Και οι τρεις έδειξαν υστέρηση τάσης, που σημαίνει ότι η τάση ανοιχτού κυκλώματος τους διέφερε μεταξύ της φόρτισης και της εκφόρτισης.

"Είναι ενδιαφέρον ότι, για τα SIBs, η υστέρηση συμβαίνει κυρίως σε χαμηλές SOCs, η οποία, σύμφωνα με μετρήσεις μισών κυττάρων, πιθανώς λόγω της σκληρής άνοδος του άνθρακα", τόνισε οι ακαδημαϊκοί. "Το R DC και η σύνθετη αντίσταση του LIB δείχνουν πολύ μικρή εξάρτηση από το SoC. Αντίθετα, για το SIBS, το R DC και η αντίσταση αυξάνονται σημαντικά σε SOC κάτω από 30%, ενώ τα υψηλότερα SOCs έχουν το αντίθετο αποτέλεσμα και οδηγούν σε χαμηλότερες τιμές R DC και σύνθετης αντίστασης ".

Επιπλέον, διαπίστωσαν ότι η εξάρτηση από τη θερμοκρασία του R_DC και της σύνθετης αντίστασης είναι υψηλότερη για τα SIBs από τα LIBs. "Οι δοκιμές LIB δεν δείχνουν σημαντική επιρροή του SOC στην απόδοση μετ 'επιστροφής. Αντίθετα, η ποδηλασία των SIB από 50% σε 100% SOC μπορεί να μειώσει τις απώλειες απόδοσης κατά περισσότερο από το ήμισυ σε σύγκριση με την ποδηλασία από 0% σε 50% ", εξήγησαν περαιτέρω, σημειώνοντας ότι η αποτελεσματικότητα των SIBs αυξάνεται δραστικά όταν ποδηλασία στα κύτταρα σε ένα υψηλότερη σειρά SOC σε σύγκριση με χαμηλότερη σειρά SOC.