Vísindamenn fráTækniháskólinn í München(Tum) ogRwth Aachen háskólinnÍ Þýskalandi hafa borið saman rafmagnsafköst háorku natríumjónarafhlöður (SIB) og nýjasta háorku litíumjónarafhlöðu (LIBS) með litíum-járn-fosfat (LFP) bakskaut.

Liðið komst að því að nýjustu hleðslu og hitastig hafa meiri áhrif á púlsþol og viðnám SIBS en LIBS, sem getur haft áhrif á val á hönnun og bendir til þess að SIB geti krafist flóknari hitastigs- og hleðslustjórnunarkerfa til að hámarka afköst, sérstaklega á lægri hleðslustigum.

• Til að útskýra púlsþol frekar: Hugtakið vísar til þess hve mikið rafhlöðuspenna lækkar þegar skyndilega afleftirspurn er beitt. Þess vegna benda rannsóknirnar til þess að natríumjónarafhlöður hafi meiri áhrif á hleðslustig og hitastig en litíumjónarafhlöður.

Rannsóknir:

„Almennt er litið á natríumjónarafhlöður [SIB] sem brottfall fyrir LIB,“ sögðu vísindamennirnir. „Engu að síður þarf munurinn á rafefnafræðilegri hegðun natríums og litíum aðlögun bæði á rafskautið og bakskautið. Þó að litíumjónarafhlöður [Libs] sé venjulega grafít notað sem rafskautaverkefni, fyrir SIBS harða kolefni er nú litið á sem efnilegasta efnið fyrir SIB.“

Þeir skýrðu einnig frá því að verkum þeirra væri ætlað að fylla skarð í rannsókninni, þar sem enn skortir þekkingu um rafhegðun SIB hvað varðar mismunandi hitastig og nýjustu ákæru (SOCS).

Rannsóknarhópurinn framkvæmdi, einkum rafmagnsmælingar við hitastig á bilinu 10 gráður C til 45 gráður og opinn hringrásarmælingar á fullri frumu við mismunandi hitastig, sem og hálf frumu mælingar á samsvarandi frumum við 25 C.

„Ennfremur könnuðum við áhrif hitastigs og SOC á bæði beina straumþol (R DC) og galvanostitic rafefnafræðilega viðnám litrófsgreining (GEIS),“ tilgreindi það. „Til að kanna nothæfa getu, nothæfa orku og orkunýtni við kraftmiklar aðstæður gerðum við prófunarpróf með því að beita mismunandi álagshlutfalli við mismunandi hitastig.“

Vísindamennirnir mældu litíumjónarafhlöðu, natríumjónarafhlöðu með nikkel-mangan-járn bakskaut og litíumjónarafhlöðu með LFP bakskaut. Allir þrír sýndu spennusögu, sem þýðir að opinn hringspenna þeirra var mismunandi á milli hleðslu og losunar.

„Athyglisvert er að fyrir SIBS er hysteresis fyrst og fremst að eiga sér stað við lága SOCS, sem er, samkvæmt hálffrumum mælingum, líklega vegna harða kolefnisdýfunnar,“ lögðu fræðimennirnir áherslu á. „R DC og viðnám lib sýna mjög lítið háð SoC. Aftur á móti, fyrir SIB, aukast R DC og viðnám verulega við SOC undir 30%, en hærri SOC hafa þveröfug áhrif og leiða til lægri R DC og viðnámsgildis.“

Ennfremur komust þeir að því að hitastigsfíkn R_DC og viðnám er hærra fyrir SIB en LIB. „LIB-prófin sýna ekki marktæk áhrif SOC á skilvirkni hringferðarinnar. Aftur á móti getur hjólreiðar SIB frá 50% til 100% SOC dregið úr skilvirkni tapi um meira en helming samanborið við hjólreiðar frá 0% til 50%,“ útskýrðu þeir ennfremur og tóku fram að skilvirkni SIB vex harkalegt þegar hjólreiðar eru í hærra SOC samanborið við lægra SOC svið.