Ricercatori delUniversità tecnica di Monaco(Tum) eRWTH AACHEN UniversityIn Germania hanno confrontato le prestazioni elettriche delle batterie agli ioni di sodio ad alta energia (SIB) di una batteria agli ioni di litio ad alta energia all'avanguardia (LIBS) con un catodo di litio-ferro-ferro-fosfato (LFP) .

Il team ha scoperto che lo all'avanguardia e la temperatura hanno un'influenza maggiore sulla resistenza degli impulsi e sull'impedenza dei SIB rispetto alle LIB, che possono influenzare le scelte di progetta prestazioni, specialmente a livelli di carica più bassi.

• Per spiegare ulteriormente la resistenza agli impulsi: il termine si riferisce a quanto una tensione della batteria diminuisce quando viene applicata una domanda di potenza improvvisa. Pertanto, la ricerca indica che le batterie agli ioni di sodio sono più influenzate dal livello di carica e dalla temperatura rispetto alle batterie agli ioni di litio.

Ricerca:

"Le batterie agli ioni di sodio [SIB] sono generalmente viste come una sostituzione del drop-in per le librerie", hanno affermato gli scienziati. “Tuttavia, le differenze nel comportamento elettrochimico del sodio e del litio richiedono adattamenti sia sull'anodo che sul catodo. Mentre per le batterie agli ioni di litio [LIB] di solito la grafite viene utilizzata come materiale anodo, per il carbonio duro di SIB è attualmente visto come il materiale più promettente per i SIB. "

Hanno anche spiegato che il loro lavoro aveva lo scopo di colmare un divario nella ricerca, poiché vi è ancora una mancanza di conoscenza del comportamento elettrico dei SIB in termini di temperature variabili e all'avanguardia (SOC).

Il team di ricerca ha condotto, in particolare, misurazioni delle prestazioni elettriche a temperature che vanno da 10 gradi C a 45 gradi C e misurazioni di tensione a circuito aperto della cellula intera a temperature diverse e misurazioni a mezza cellula delle cellule corrispondenti a 25 C .

"Inoltre, abbiamo studiato l'influenza della temperatura e del SOC sia sulla resistenza di corrente continua (R DC) che sulla spettroscopia di impedenza elettrochimica galvanostatica (GEIS)", ha specificato. "Per esaminare la capacità utilizzabile, l'energia utilizzabile e l'efficienza energetica in condizioni dinamiche, abbiamo eseguito test di capacità di velocità applicando tassi di carico diversi a temperature diverse."

I ricercatori hanno misurato una batteria agli ioni di litio, una batteria agli ioni di sodio con un catodo in ferro nichel-manganese e una batteria agli ioni di litio con un catodo LFP. Tutti e tre hanno mostrato isteresi di tensione, il che significa che la loro tensione a circuito aperto differiva tra la ricarica e lo scarico.

"È interessante notare che, per i SIB, l'isteresi si verifica principalmente a SOC bassi, che è, secondo le misurazioni a mezza cellula, probabilmente a causa dell'anodo del carbonio duro", ha sottolineato gli accademici. “La R DC e l'impedenza del Lib mostrano pochissima dipendenza dal SoC. Al contrario, per i SIB, la R DC e l'impedenza aumentano significativamente a SOC al di sotto del 30%, mentre i SOC più alti hanno l'effetto opposto e portano a valori R DC e impedenza più bassi. "

Inoltre, hanno accertato che la dipendenza dalla temperatura di R_DC e impedenza è maggiore per i SIB rispetto ai LIB. “I test LIB non mostrano un'influenza significativa del SOC sull'efficienza di andata e ritorno. Al contrario, il ciclo dei SIB dal 50% al 100% SOC può ridurre le perdite di efficienza di oltre la metà rispetto al ciclo dallo 0% al 50% ", hanno inoltre spiegato che l'efficienza dei SIB cresce drasticamente quando si cicla le cellule in A intervallo SOC più elevato rispetto a un intervallo SOC inferiore.