Penyelidik dariUniversiti Teknikal Munich(TUM) danUniversiti RWTH Aachendi Jerman telah membandingkan prestasi elektrik bateri natrium-ion (SIB) bertenaga tinggi dengan bateri litium-ion (LIB) bertenaga tinggi yang canggih dengan katod litium-besi-fosfat (LFP).

Pasukan mendapati bahawa keadaan cas dan suhu mempunyai pengaruh yang lebih tinggi terhadap rintangan denyut dan impedans SIB berbanding LIB, yang mungkin mempengaruhi pilihan reka bentuk dan menunjukkan bahawa SIB mungkin memerlukan sistem pengurusan suhu dan cas yang lebih canggih untuk mengoptimumkan prestasi, terutamanya pada tahap cas yang lebih rendah.

• Untuk menjelaskan rintangan denyut dengan lebih lanjut: istilah ini merujuk kepada berapa banyak voltan bateri jatuh apabila permintaan kuasa secara tiba-tiba dikenakan. Oleh itu, kajian menunjukkan bahawa bateri natrium-ion lebih terjejas oleh tahap cas dan suhu berbanding bateri litium-ion.

Penyelidikan:

“Bateri natrium-ion [SIB] secara amnya dilihat sebagai pengganti sementara untuk LIB,” kata para saintis. “Walau bagaimanapun, perbezaan dalam sifat elektrokimia natrium dan litium memerlukan penyesuaian pada kedua-dua anod dan katod. Walaupun untuk bateri litium-ion [LIB] biasanya grafit digunakan sebagai bahan anod, untuk SIB karbon keras kini dilihat sebagai bahan yang paling menjanjikan untuk SIB.”

Mereka juga menjelaskan bahawa kerja mereka bertujuan untuk mengisi jurang dalam penyelidikan, kerana masih terdapat kekurangan pengetahuan tentang kelakuan elektrik SIB dari segi suhu dan keadaan cas (SOC) yang berbeza-beza.

Pasukan penyelidikan menjalankan, khususnya, pengukuran prestasi elektrik pada suhu antara 10 darjah C hingga 45 darjah C dan pengukuran voltan litar terbuka sel penuh pada suhu yang berbeza serta pengukuran separuh sel sel yang sepadan pada 25 C.

“Tambahan pula, kami mengkaji pengaruh suhu dan SOC terhadap rintangan arus terus (R DC) dan spektroskopi impedans elektrokimia galvanostatik (GEIS),” jelasnya. “Untuk memeriksa kapasiti yang boleh digunakan, tenaga yang boleh digunakan dan kecekapan tenaga di bawah keadaan dinamik, kami menjalankan ujian keupayaan kadar dengan menggunakan kadar beban yang berbeza pada suhu yang berbeza.”

Para penyelidik mengukur bateri litium-ion, bateri natrium-ion dengan katod nikel-mangan-besi dan bateri litium-ion dengan katod LFP. Ketiga-tiganya menunjukkan histeresis voltan, yang bermaksud voltan litar terbuka mereka berbeza antara pengecasan dan penyahcasan.

“Menariknya, bagi SIB, histeresis terutamanya berlaku pada SOC rendah, yang menurut ukuran separuh sel, mungkin disebabkan oleh anod karbon keras,” tegas ahli akademik. “DC R dan impedans LIB menunjukkan sedikit pergantungan pada SOC. Sebaliknya, bagi SIB, DC R dan impedans meningkat dengan ketara pada SOC di bawah 30%, manakala SOC yang lebih tinggi mempunyai kesan sebaliknya dan membawa kepada nilai DC R dan impedans yang lebih rendah.”

Tambahan pula, mereka memastikan bahawa kebergantungan suhu R_DC dan impedans adalah lebih tinggi untuk SIB berbanding LIB. “Ujian LIB tidak menunjukkan pengaruh SOC yang ketara terhadap kecekapan perjalanan pergi balik. Sebaliknya, kitaran SIB daripada 50% kepada 100% SOC boleh mengurangkan kehilangan kecekapan lebih separuh berbanding kitaran daripada 0% kepada 50%,” jelas mereka selanjutnya, sambil menyatakan bahawa kecekapan SIB meningkat secara drastik apabila kitaran sel dalam julat SOC yang lebih tinggi berbanding julat SOC yang lebih rendah.