Forskere fraTeknisk universitet i München(Tum) ogRwth Aachen UniversityI Tyskland har sammenlignet den elektriske ytelsen til natrium-ion-batterier med høyt energi (SIBs) med det for et topp moderne høyt energi litium-ion-batteri (LIBS) med et litium-jern-fosfat (LFP) katode .

Teamet fant at ladet og temperaturen har en høyere innflytelse på pulsmotstanden og impedansen til SIBS enn LIBS, noe som kan påvirke designvalg og antyder at SIBS kan kreve mer sofistikerte temperatur- og ladestyringssystemer for å optimalisere ytelse, spesielt på lavere ladningsnivåer.

• For å forklare pulsmotstanden ytterligere: Begrepet refererer til hvor mye en batterispenning synker når en plutselig strømbehov brukes. Derfor indikerer forskningen at natriumionbatterier er mer påvirket av ladningsnivå og temperatur enn litium-ion-batterier.

Forske:

"Natriumionbatterier [SIBS] blir generelt sett på som en drop-in-erstatning for LIBS," uttalte forskerne. ”Likevel krever forskjellene i den elektrokjemiske oppførselen til natrium og litium tilpasning på både anoden og katoden. Mens for litium-ion-batterier [LIBS] vanligvis brukes grafitt som anodemateriale, for Sibs blir hard karbon for tiden sett på som det mest lovende materialet for sibs. ”

De forklarte også at arbeidet deres var ment å fylle et gap i forskningen, da det fremdeles er mangel på kunnskap om den elektriske atferden til SIBS når det gjelder varierende temperaturer og avgift (SOCS).

Forskerteamet gjennomførte spesielt elektriske ytelsesmålinger ved temperaturer fra 10 grader C til 45 grader C og måling av åpen kretsløp av full celle ved forskjellige temperaturer så vel som halvcelle målinger av de tilsvarende celler ved 25 C .

"Videre undersøkte vi påvirkning av temperatur og SOC på både likestrømsmotstand (R DC) og galvanostatisk elektrokjemisk impedansspektroskopi (GEIS)," spesifiserte den. "For å undersøke den brukbare kapasiteten, brukbar energi og energieffektivitet under dynamiske forhold, utførte vi hastighetsevne -tester ved å anvende forskjellige belastningshastigheter ved forskjellige temperaturer."

Forskerne målte et litium-ion-batteri, et natrium-ion-batteri med et nikkel-manganeser-jernkatode og et litium-ion-batteri med en LFP-katode. Alle tre viste spenningshysterese, noe som betyr at deres åpne kretsspenning skilte seg mellom lading og utlading.

"Interessant nok, for Sibs, forekommer hysteresen først og fremst ved lave SOC-er, som ifølge halvcellemålinger sannsynligvis på grunn av hardkarbonanoden," understreket akademikerne. “R DC og impedansen til LIB viser veldig liten avhengighet av SOC. I kontrast øker R DC og impedansen betydelig ved SOC -er under 30%, mens høyere SOC -er har motsatt effekt og fører til lavere R DC og impedansverdier. ”

Videre konstaterte de at temperaturavhengigheten av R_DC og impedans er høyere for SIB -er enn LIBS. ”LIB-testene viser ikke en betydelig innflytelse av SOC på tur-retur-effektiviteten. I kontrast kan sykling av sibsene fra 50% til 100% SOC redusere effektivitetstap Høyere SOC -område sammenlignet med et lavere SOC -område.