पासून संशोधकटेक्निकल युनिव्हर्सिटी ऑफ म्यूनिच(टम) आणिRwth आचेन विद्यापीठजर्मनीमध्ये लिथियम-लोह-फॉस्फेट (एलएफपी) कॅथोडसह अत्याधुनिक उच्च-उर्जा लिथियम-आयन बॅटरी (एलआयबीएस) च्या उच्च-उर्जा सोडियम-आयन बॅटरी (एसआयबी) च्या विद्युत कामगिरीची तुलना केली आहे.

टीमला असे आढळले की अत्याधुनिक आणि तपमानाचा एलआयबीपेक्षा एसआयबीएसच्या पल्स प्रतिरोधांवर आणि एसआयबीएसच्या अडथळ्यावर जास्त प्रभाव आहे, ज्यामुळे डिझाइनच्या निवडींवर परिणाम होऊ शकतो आणि असे सूचित करते की एसआयबीला कार्यक्षमता अनुकूल करण्यासाठी अधिक परिष्कृत तापमान आणि शुल्क व्यवस्थापन प्रणालीची आवश्यकता असू शकते, विशेषत: कमी चार्ज पातळीवर.

• पुढे नाडी प्रतिकार स्पष्ट करण्यासाठी: अचानक वीज मागणी लागू झाल्यावर बॅटरी व्होल्टेज किती खाली येते याचा शब्द दर्शवितो. म्हणूनच, संशोधन असे दर्शविते की सोडियम-आयन बॅटरी लिथियम-आयन बॅटरीपेक्षा चार्ज पातळी आणि तापमानामुळे अधिक प्रभावित होतात.

संशोधन:

“सोडियम-आयन बॅटरी [एसआयबी] सामान्यत: एलआयबीची ड्रॉप-इन बदलण्याची शक्यता म्हणून पाहिल्या जातात,” असे शास्त्रज्ञांनी नमूद केले. “तथापि, सोडियम आणि लिथियमच्या इलेक्ट्रोकेमिकल वर्तनमधील फरकांना एनोड आणि कॅथोड या दोहोंवर रुपांतर आवश्यक आहे. लिथियम-आयन बॅटरीसाठी [एलआयबीएस] सामान्यत: ग्रॅफाइटचा वापर एनोड मटेरियल म्हणून केला जातो, कारण एसआयबीएस हार्ड कार्बन सध्या एसआयबीसाठी सर्वात आशादायक सामग्री म्हणून पाहिले जाते.”

त्यांनी हे देखील स्पष्ट केले की त्यांचे कार्य संशोधनात अंतर भरुन काढण्याच्या उद्देशाने होते, कारण अजूनही वेगवेगळ्या तापमान आणि अत्याधुनिक (एसओसी) च्या बाबतीत एसआयबीच्या विद्युत वर्तनाबद्दल ज्ञानाचा अभाव आहे.

संशोधन पथकाने, विशेषत: 10 डिग्री सेल्सियस ते 45 डिग्री सेल्सियस पर्यंतच्या तापमानात विद्युत कामगिरीचे मोजमाप केले आणि वेगवेगळ्या तापमानात पूर्ण-सेलचे ओपन-सर्किट व्होल्टेज मोजमाप तसेच 25 सी.

“शिवाय, आम्ही थेट वर्तमान प्रतिरोध (आर डीसी) आणि गॅल्व्हानोस्टॅटिक इलेक्ट्रोकेमिकल इम्पेडन्स स्पेक्ट्रोस्कोपी (जीआयआयएस) या दोन्हीवर तापमान आणि एसओसीच्या प्रभावाची तपासणी केली,” असे नमूद केले. “गतिशील परिस्थितीत वापरण्यायोग्य क्षमता, वापरण्यायोग्य उर्जा आणि उर्जा कार्यक्षमतेचे परीक्षण करण्यासाठी आम्ही वेगवेगळ्या तापमानात भिन्न लोड दर लागू करून दर क्षमता चाचण्या केल्या.”

संशोधकांनी लिथियम-आयन बॅटरी, निकेल-मॅंगनीज-लोह कॅथोडसह सोडियम-आयन बॅटरी आणि एलएफपी कॅथोडसह लिथियम-आयन बॅटरी मोजली. तिघांनीही व्होल्टेज हिस्टेरिसिस दर्शविला, म्हणजेच त्यांचे ओपन-सर्किट व्होल्टेज चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंगमध्ये भिन्न आहे.

“विशेष म्हणजे, एसआयबीएससाठी, हिस्टेरिसिस प्रामुख्याने कमी एसओसीमध्ये उद्भवत आहे, जे अर्ध्या-सेल मोजमापांनुसार आहे, कदाचित कठोर कार्बन एनोडमुळे,” शैक्षणिकांनी जोर दिला. "आर डीसी आणि लिबची प्रतिबाधा एसओसीवर फारच कमी अवलंबून आहे. याउलट, एसआयबीएससाठी, आरसी डीसी आणि प्रतिबाधा एसओसीमध्ये 30%च्या खाली लक्षणीय वाढतात, तर उच्च एसओसीचा उलट परिणाम होतो आणि कमी आर डीसी आणि प्रतिबाधा मूल्ये मिळतात."

शिवाय, त्यांनी हे निश्चित केले की आर_डीसी आणि प्रतिबाधा यांचे तापमान अवलंबन एलआयबीपेक्षा एसआयबीसाठी जास्त आहे. “एलआयबी चाचण्या राऊंड-ट्रिप कार्यक्षमतेवर एसओसीचा महत्त्वपूर्ण प्रभाव दर्शवित नाहीत. याउलट, एसआयबीला 50% ते 100% एसओसी सायकल चालविणे कार्यक्षमतेचे नुकसान 0% ते 50% पर्यंतच्या तुलनेत अर्ध्यापेक्षा जास्त प्रमाणात कमी करू शकते,” असे त्यांनी स्पष्ट केले की उच्च एसओसीच्या तुलनेत सीआयबीची कार्यक्षमता कमी प्रमाणात वाढते.