Pesquisadores doUniversidade Técnica de Munique(Tum) eRWTH AACHEN UNIVERSIDADENa Alemanha, compararam o desempenho elétrico de baterias de íons de sódio de alta energia (SIBs) com o de uma bateria de íon de lítio de alta energia (LIBS) de última geração com um cátodo de fosfato de ferro-ferro (LFP).

A equipe constatou que o estado de carga e a temperatura têm uma influência maior na resistência ao pulso e na impedância dos SIBs do que os LIBs, o que pode influenciar as opções de projeto e sugere que os SIBs podem exigir sistemas de temperatura e gerenciamento de carga mais sofisticados para otimizar o desempenho, especialmente em níveis mais baixos de carga.

• Para explicar ainda mais a resistência do pulso: o termo refere -se a quanto uma tensão de bateria cai quando uma demanda repentina de energia é aplicada. Portanto, a pesquisa indica que as baterias de íons de sódio são mais afetadas pelo nível e temperatura da carga do que as baterias de íon de lítio.

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"As baterias de íons de sódio [SIBs] são geralmente vistas como um substituto para a LIBS", afirmaram os cientistas. “No entanto, as diferenças no comportamento eletroquímico do sódio e do lítio requerem adaptações no ânodo e no cátodo. Enquanto para as baterias de íons de lítio [LIBS] geralmente é usado como material de ânodo, pois o carbono duro do SIBS é atualmente visto como o material mais promissor para as SIBs.”

Eles também explicaram que seu trabalho pretendia preencher uma lacuna na pesquisa, pois ainda há uma falta de conhecimento sobre o comportamento elétrico dos SIBs em termos de temperaturas e cargas variados (SOCs).

A equipe de pesquisa realizada, em particular, medições de desempenho elétrico a temperaturas que variam de 10 graus C a 45 graus C e medições de tensão de circuito aberto da célula cheia em diferentes temperaturas, bem como medidas de meia célula das células correspondentes a 25 C.

"Além disso, investigamos a influência da temperatura e do SOC na resistência direta da corrente (R DC) e à espectroscopia de impedância eletroquímica galvanostática (GEIS)", especificou. "Para examinar a capacidade utilizável, a energia utilizável e a eficiência energética em condições dinâmicas, realizamos testes de capacidade de taxa aplicando diferentes taxas de carga em diferentes temperaturas".

Os pesquisadores mediram uma bateria de íons de lítio, uma bateria de íon de sódio com um cátodo de ferro-níquel-manganeses e uma bateria de íon de lítio com um cátodo LFP. Todos os três mostraram histerese de tensão, o que significa que sua tensão de circuito aberto diferiu entre cobrança e descarga.

"Curiosamente, para os SIBs, a histerese está ocorrendo principalmente em SoCs baixos, que são, de acordo com as medidas de meia célula, provavelmente devido ao ânodo de carbono duro", enfatizou os acadêmicos. “O R DC e a impedância da LIB mostram muito pouca dependência do SOC. Em contraste, para os SIBs, o R DC e a impedância aumentam significativamente em SoCs abaixo de 30%, enquanto os SoCs mais altos têm o efeito oposto e levam a menores valores de RC e impedância.”

Além disso, eles verificaram que a dependência da temperatura de R_DC e impedância é maior para os SIBs do que os LIBs. “Os testes da LIB não mostram uma influência significativa do SOC na eficiência de ida e volta. Em contraste, o ciclismo dos SIBs de 50% a 100% do SOC pode reduzir as perdas de eficiência em mais da metade em comparação com o ciclismo de 0% a 50%”, explicaram ainda mais, observando que a eficiência de SIBS cresce drasticamente ao ciclismo as células em um alcance mais alto em comparação com a SoC em comparação a um intervalo de SoB mais alto.