연구원뮌헨 기술 대학(tum) 및Rwth Aachen University독일에서는 고 에너지 나트륨 이온 배터리 (SIB)의 전기 성능을 LIBS (Lithium-Iron-Phosphate) 캐소드와 함께 최첨단 고 에너지 리튬 이온 배터리 (LIB)와 비교했습니다.

팀은 최첨단 및 온도가 LIB보다 펄스 저항 및 SIB의 임피던스에 더 높은 영향을 미친다는 사실을 발견했습니다. 이는 설계 선택에 영향을 줄 수 있으며 SIBS는 특히 낮은 충전 수준에서 성능을 최적화하기 위해보다 정교한 온도 및 충전 관리 시스템이 필요할 수 있음을 시사합니다.

• 펄스 저항을 더 설명하기 위해 :이 용어는 갑작스런 전력 수요가 적용될 때 배터리 전압이 얼마나 떨어지는지를 나타냅니다. 따라서, 연구에 따르면 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리보다 충전 수준과 온도의 영향을 더 많이받습니다.

연구:

과학자들은“나트륨 이온 배터리 [SIBS]는 일반적으로 LIBS의 드롭 인 교체로 간주됩니다. 그럼에도 불구하고, 나트륨과 리튬의 전기 화학적 거동의 차이는 양극과 음극 모두에 적응이 필요합니다. 리튬 이온 배터리 [LIB]의 경우 일반적으로 흑연은 양극 재료로 사용됩니다.

그들은 또한 그들의 작업은 다양한 온도와 최신 부전 (SOC) 측면에서 SIB의 전기적 행동에 대한 지식이 여전히 없기 때문에 연구의 격차를 메우기위한 것이라고 설명했다.

연구팀은 특히 10도 C ~ 45도 C 범위의 온도에서 전기 성능 측정을 수행하고 25 C에서 상응하는 셀의 반 세포 측정뿐만 아니라 다른 온도에서 전체 세포의 개방 회로 전압 측정을 수행했습니다.

"또한, 우리는 직류 저항 (R DC)과 GAIS (Galvanostatic Electrochemical Impeddance Spectroscopy)에 대한 온도와 SOC의 영향을 조사했습니다." "동적 조건에서 사용 가능한 용량, 유용한 에너지 및 에너지 효율을 조사하기 위해 다른 온도에서 다른 하중 속도를 적용하여 속도 능력 테스트를 수행했습니다."

연구원들은 리튬 이온 배터리, 니켈-망간-철분이있는 나트륨 이온 배터리, LFP 음극이있는 리튬 이온 배터리를 측정했습니다. 세 가지 모두 전압 히스테리시스를 보여 주었으며, 이는 개방 회로 전압이 충전과 배출마다 다릅니다.

"흥미롭게도 SIB의 경우 히스테리시스는 주로 낮은 SOC에서 발생하며, 이는 하프 셀 측정에 따르면 단단한 탄소 양극으로 인해 발생할 수 있습니다." "LIB의 R DC와 임피던스는 SOC에 대한 의존성을 거의 나타내지 않습니다. 대조적으로, SIB의 경우 SOC에서 30%미만에서 R DC와 임피던스가 상당히 증가하는 반면, 높은 SOC는 반대 효과를 가지며 R DC 및 임피던스 값을 낮추고 있습니다."

더욱이, 그들은 R_DC와 임피던스의 온도 의존성이 LIB보다 SIB에 대해 더 높다는 것을 확인했다. "LIB 테스트는 왕복 효율에 SOC의 유의 한 영향을 나타내지 않습니다. 대조적으로, SIB를 50%에서 100% SOC로 순환하면 SIB가 0%에서 50%로 사이클링하는 것과 비교하여 효율 손실을 절반 이상 줄일 수 있습니다."