Onderzoekers van deTechnische Universiteit van München(Tum) enRWTH Aken Universityin Duitsland hebben de elektrische prestaties van hoog-energietiebatterijen (SIB's) (SIB's) vergeleken met die van een state-of-the-art hoog-energy lithium-ionbatterij (LIBS) met een lithium-ijzer-fosfaat (LFP) kathode .

Het team ontdekte dat de geavanceerde en temperatuur een hogere invloed heeft op de pulsweerstand en de impedantie van het SIB's dan de LIB's, die de ontwerpkeuzes kunnen beïnvloeden en suggereert dat SIB's mogelijk geavanceerdere temperatuur- en ladingsbeheersystemen vereisen om te optimaliseren om te optimaliseren prestaties, vooral bij lagere ladingsniveaus.

• Om de pulsweerstand verder uit te leggen: de term verwijst naar hoeveel een batterijspanning daalt wanneer een plotselinge stroomvraag wordt toegepast. Daarom geeft het onderzoek aan dat natriumbatterijen meer worden beïnvloed door ladingsniveau en temperatuur dan lithium-ionbatterijen.

Onderzoek:

"Natriumbatterijen [SIB's] worden over het algemeen gezien als een drop-in vervanging voor LIB's," verklaarden de wetenschappers. “Niettemin vereisen de verschillen in het elektrochemische gedrag van natrium en lithium aanpassingen op zowel de anode als de kathode. Terwijl voor lithium-ionbatterijen [libs] meestal grafiet wordt gebruikt als anodemateriaal, wordt voor SIBS harde koolstof momenteel gezien als het meest veelbelovende materiaal voor SIB's. ”

Ze legden ook uit dat hun werk bedoeld was om een ​​leemte in het onderzoek in te vullen, omdat er nog steeds een gebrek is aan kennis over het elektrische gedrag van SIB's in termen van verschillende temperaturen en state-of-ladingen (SOC's).

Het onderzoeksteam voerde met name elektrische prestatiemetingen uit bij temperaturen variërend van 10 graden C tot 45 graden C en open circuitspanningsmetingen van de volledige cel bij verschillende temperaturen evenals halfcelmetingen van de overeenkomstige cellen op 25 ° C bij 25 ° C bij 25 ° C bij 25 ° C bij 25 ° C bij 25 ° C bij 25 ° C bij 25 ° C bij 25 ° C bij 25 ° C .

"Verder onderzochten we de invloed van temperatuur en SOC op zowel directe stroomweerstand (R DC) als galvanostatische elektrochemische impedantiespectroscopie (GEIS)," specificeerde het. "Om de bruikbare capaciteit, bruikbare energie en energie -efficiëntie onder dynamische omstandigheden te onderzoeken, hebben we snelheidstests uitgevoerd door verschillende laadsnelheden bij verschillende temperaturen toe te passen."

De onderzoekers hebben een lithium-ionbatterij gemeten, een natriumbatterij met een nikkel-manganese kathode en een lithium-ionbatterij met een LFP-kathode. Alle drie vertoonden spanningshysterese, wat betekent dat hun open circuitspanning verschilde tussen laad en ontladen.

"Interessant is dat voor SIB's de hysterese voornamelijk voorkomt bij lage SOC's, wat volgens halfcelmetingen waarschijnlijk te wijten is aan de harde koolstofanode," benadrukten de academici. “De R DC en de impedantie van de LIB tonen zeer weinig afhankelijkheid van de SOC. Voor SIB's daarentegen nemen de R DC en de impedantie aanzienlijk toe bij SOC's onder 30%, terwijl hogere SOC's het tegenovergestelde effect hebben en leiden tot lagere R DC- en impedantiewaarden. ”

Bovendien hebben ze vastgesteld dat de temperatuurafhankelijkheid van R_DC en impedantie hoger is voor SIB's dan libs. “De LIB-tests tonen geen significante invloed van de SOC op de round-trip-efficiëntie. Cycling van de SIB's van 50% tot 100% SoC kan de efficiëntieverliezen met meer dan de helft verminderen in vergelijking met fietsen van 0% tot 50%, ”legden ze verder uit, en merkten op dat de efficiëntie van SIB's drastisch groeit bij het fietsen van de cellen in een Hoger SOC -bereik in vergelijking met een lager SOC -bereik.