का अनुसन्धानकर्ताहरूम्यूनिखको प्राविधिक विश्वविद्यालय(TUM) रRWTH आचेन विश्वविद्यालयजर्मनीमा उच्च-ऊर्जा सोडियम-आयन ब्याट्रीहरू (SIBs) को विद्युतीय कार्यसम्पादनलाई लिथियम-आइरन-फस्फेट (LFP) क्याथोड भएको अत्याधुनिक उच्च-ऊर्जा लिथियम-आयन ब्याट्री (LIBs) सँग तुलना गरिएको छ।

टोलीले पत्ता लगायो कि चार्जको अवस्था र तापक्रमले LIB हरूको तुलनामा SIB हरूको पल्स प्रतिरोध र प्रतिबाधामा बढी प्रभाव पार्छ, जसले डिजाइन छनोटहरूलाई प्रभाव पार्न सक्छ र सुझाव दिन्छ कि SIB हरूलाई कार्यसम्पादन अनुकूलन गर्न थप परिष्कृत तापक्रम र चार्ज व्यवस्थापन प्रणालीहरू आवश्यक पर्न सक्छ, विशेष गरी कम चार्ज स्तरहरूमा।

• पल्स प्रतिरोधलाई थप व्याख्या गर्न: यो शब्दले अचानक पावर माग लागू हुँदा ब्याट्री भोल्टेज कति घट्छ भन्ने बुझाउँछ। त्यसकारण, अनुसन्धानले लिथियम-आयन ब्याट्रीहरू भन्दा सोडियम-आयन ब्याट्रीहरू चार्ज स्तर र तापक्रमबाट बढी प्रभावित हुन्छन् भन्ने संकेत गर्छ।

अनुसन्धान:

"सोडियम-आयन ब्याट्रीहरू [SIBs] लाई सामान्यतया LIBs को लागि ड्रप-इन प्रतिस्थापनको रूपमा हेरिन्छ," वैज्ञानिकहरूले भने। "यद्यपि, सोडियम र लिथियमको इलेक्ट्रोकेमिकल व्यवहारमा भिन्नताहरूलाई एनोड र क्याथोड दुवैमा अनुकूलन आवश्यक पर्दछ। लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि [LIBs] सामान्यतया ग्रेफाइटलाई एनोड सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, SIBs को लागि हाल कडा कार्बनलाई SIBs को लागि सबैभन्दा आशाजनक सामग्रीको रूपमा हेरिन्छ।"

उनीहरूले यो पनि व्याख्या गरे कि उनीहरूको काम अनुसन्धानमा रहेको खाडल भर्ने उद्देश्यले गरिएको थियो, किनकि फरक तापक्रम र चार्जको अवस्था (SOC) को सन्दर्भमा SIB हरूको विद्युतीय व्यवहारको बारेमा अझै पनि ज्ञानको कमी छ।

अनुसन्धान टोलीले विशेष गरी, १० डिग्री सेल्सियस देखि ४५ डिग्री सेल्सियस सम्मको तापक्रममा विद्युतीय कार्यसम्पादन मापन र विभिन्न तापक्रममा पूर्ण-कोशिकाको ओपन-सर्किट भोल्टेज मापन साथै २५ डिग्री सेल्सियसमा सम्बन्धित कोशिकाहरूको आधा-कोशिका मापन सञ्चालन गर्‍यो।

"यसबाहेक, हामीले प्रत्यक्ष प्रवाह प्रतिरोध (R DC) र ग्याल्भानोस्टेटिक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (GEIS) दुवैमा तापक्रम र SOC को प्रभावको अनुसन्धान गर्यौं," यसले निर्दिष्ट गर्‍यो। "गतिशील अवस्थाहरूमा प्रयोगयोग्य क्षमता, प्रयोगयोग्य ऊर्जा, र ऊर्जा दक्षताको जाँच गर्न, हामीले फरक तापक्रममा फरक लोड दरहरू लागू गरेर दर क्षमता परीक्षणहरू गर्यौं।"

अनुसन्धानकर्ताहरूले लिथियम-आयन ब्याट्री, निकल-म्यांगनीज-आइरन क्याथोड भएको सोडियम-आयन ब्याट्री र LFP क्याथोड भएको लिथियम-आयन ब्याट्री नापे। तीनै जनाले भोल्टेज हिस्टेरेसिस देखाए, जसको अर्थ तिनीहरूको ओपन-सर्किट भोल्टेज चार्जिङ र डिस्चार्जिङ बीच फरक थियो।

"रोचक कुरा के छ भने, SIB हरूको लागि, हिस्टेरेसिस मुख्यतया कम SOC हरूमा हुन्छ, जुन आधा-कोशिका मापन अनुसार, सम्भवतः कडा कार्बन एनोडको कारणले हुन्छ," शिक्षाविद्हरूले जोड दिए। "LIB को R DC र प्रतिबाधाले SOC मा धेरै कम निर्भरता देखाउँछ। यसको विपरित, SIB हरूको लागि, R DC र प्रतिबाधा 30% भन्दा कम SOC हरूमा उल्लेखनीय रूपमा बढ्छ, जबकि उच्च SOC हरूको विपरीत प्रभाव हुन्छ र कम R DC र प्रतिबाधा मानहरू निम्त्याउँछ।"

यसबाहेक, उनीहरूले पत्ता लगाए कि LIB हरूको तुलनामा SIB हरूको लागि R_DC र प्रतिबाधाको तापक्रम निर्भरता बढी छ। "LIB परीक्षणहरूले राउन्ड-ट्रिप दक्षतामा SOC को महत्त्वपूर्ण प्रभाव देखाउँदैनन्। यसको विपरित, SIB हरूलाई ५०% देखि १००% SOC सम्म साइकल चलाउँदा ०% बाट ५०% सम्म साइकल चलाउँदा दक्षता हानि आधा भन्दा बढी घटाउन सक्छ," उनीहरूले थप व्याख्या गरे, कम SOC दायराको तुलनामा उच्च SOC दायरामा कोशिकाहरूलाई साइकल चलाउँदा SIB हरूको दक्षता नाटकीय रूपमा बढ्छ।