Investigadores delUniversidad Técnica de Munich(Tum) yRWTH Aachen UniversityEn Alemania, ha comparado el rendimiento eléctrico de las baterías de iones de sodio de alta energía (SIB) con el de un batería de iones de litio de alta energía de última generación (LIB) con un cátodo de litio-fosfato (LFP).

El equipo descubrió que el estado de carga y la temperatura tienen una mayor influencia en la resistencia al pulso y la impedancia de los SIB que los LIB, lo que puede influir en las opciones de diseño y sugiere que los SIB pueden requerir sistemas de gestión de temperatura y carga más sofisticados para optimizar el rendimiento, especialmente a niveles de carga más bajos.

• Para explicar aún más la resistencia al pulso: el término se refiere a cuánto cae un voltaje de batería cuando se aplica una demanda de energía repentina. Por lo tanto, la investigación indica que las baterías de iones de sodio se ven más afectadas por el nivel de carga y la temperatura que las baterías de iones de litio.

Investigación:

"Las baterías de iones de sodio [SIB] generalmente se consideran un reemplazo de bibliotecas", declararon los científicos. "Sin embargo, las diferencias en el comportamiento electroquímico del sodio y el litio requieren adaptaciones tanto en el ánodo como en el cátodo. Mientras que para las baterías de iones de litio [LIBS] generalmente se usa el grafito como material de ánodo, ya que el carbono duro SIBS actualmente se ve como el material más prometedor para los SIB".

También explicaron que su trabajo tenía la intención de llenar un vacío en la investigación, ya que todavía existe una falta de conocimiento sobre el comportamiento eléctrico de los SIB en términos de temperaturas variables y estado de carga (SOC).

El equipo de investigación realizó, en particular, mediciones de rendimiento eléctrico a temperaturas que varían de 10 grados C a 45 grados C y mediciones de voltaje de circuito abierto de la célula completa a diferentes temperaturas, así como las mediciones de media celda de las células correspondientes a 25 C.

"Además, investigamos la influencia de la temperatura y el SOC tanto en la resistencia de corriente continua (R DC) como en la espectroscopía de impedancia electroquímica galvanoestática (GEI)", especificó. "Para examinar la capacidad utilizable, la energía utilizable y la eficiencia energética en condiciones dinámicas, realizamos pruebas de capacidad de velocidad aplicando diferentes tasas de carga a diferentes temperaturas".

Los investigadores midieron una batería de iones de litio, una batería de iones de sodio con un cátodo de hierro níquel-manganeso y una batería de iones de litio con un cátodo LFP. Los tres mostraron histéresis de voltaje, lo que significa que su voltaje de circuito abierto difería entre la carga y la descarga.

"Curiosamente, para los SIB, la histéresis se produce principalmente en SOC bajos, que, según las mediciones de media célula, probablemente debido al ánodo de carbono duro", enfatizaron los académicos. "La R DC y la impedancia del LIB muestran muy poca dependencia del SOC. En contraste, para SIBS, la R DC y la impedancia aumentan significativamente en SOC por debajo del 30%, mientras que los SOC más altos tienen el efecto opuesto y conducen a valores de RC y impedancia más bajos".

Además, determinaron que la dependencia de la temperatura de R_DC y la impedancia es mayor para los SIB que las LIB. "Las pruebas de LIB no muestran una influencia significativa del SOC en la eficiencia de ida y vuelta. En contraste, el ciclismo en los SIB del 50% al 100% SOC puede reducir las pérdidas de eficiencia en más de la mitad en comparación con el ciclismo de 0% a 50%", explicaron además que la eficiencia de las SIB aumenta drásticamente cuando ciclando las células en un rango de SOC más bajo en comparación con un rango de SOC más bajo.