Vedci zMníchovská univerzita(Tum) aUniverzita AachenV Nemecku porovnali elektrickú výkonnosť vysokoenergetických batérií sodíkových iónov (SIB) s najmodernejšou vysokoenergetickou lítium-iónovou batériou (LIBS) s katódou lítium-železo-fosforečnanom (LFP).

Tím zistil, že najmodernejší nabíjanie a teplota majú vyšší vplyv na pulzný odpor a impedanciu SIB ako LIBS, čo môže ovplyvniť výber dizajnu a naznačuje, že SIB môžu vyžadovať viac sofistikovanejších systémov na správu teploty a náboja na optimalizáciu výkonu, najmä pri nižších úrovniach náboja.

• Na ďalšie vysvetlenie odporu pulzov: Pojem sa týka toho, koľko napätie batérie klesne, keď sa použije náhle dopyt po energii. Výskum preto naznačuje, že batérie sodíkových iónov sú viac ovplyvňované úrovňou náboja a teplotou ako lítium-iónové batérie.

Výskum:

„Batérie sodíkových iónov [SIBS] sa vo všeobecnosti považujú za výmenu pádov za LIBS,“ uviedli vedci. „Rozdiely v elektrochemickom správaní sodíka a lítiu však vyžadujú adaptácie na anóde aj katóde. Zatiaľ čo pre lítium-iónové batérie [LIB] sa zvyčajne používa ako materiál anódy, pre SIBS tvrdý uhlík sa v súčasnosti považuje za najsľubnejší materiál pre SIB.“

Vysvetlili tiež, že ich práca bola určená na vyplnenie medzery vo výskume, pretože stále existuje nedostatok vedomostí o elektrickom správaní SIB, pokiaľ ide o rôzne teploty a najmodernejšie nabíjania (SOC).

Výskumný tím vykonal najmä merania elektrickej výkonnosti pri teplotách v rozmedzí od 10 stupňov C do 45 stupňov C a merania napätia s otvoreným obvodom pri rôznych teplotách, ako aj merania polovičných buniek príslušných buniek pri 25 C.

„Ďalej sme skúmali vplyv teploty a SOC na rezistenciu na priamy prúd (R DC) a galvanostatickú elektrochemickú impedančnú spektroskopiu (GEIS),“ uvádza sa. „Aby sme preskúmali použiteľnú kapacitu, použiteľnú energiu a energetickú účinnosť v dynamických podmienkach, vykonali sme testy schopnosti rýchlosti použitím rôznych rýchlosti zaťaženia pri rôznych teplotách.“

Vedci merali lítium-iónovú batériu, batériu sodíkových iónov s katódou niklu-manganského železa a lítium-iónovej batérie s katódou LFP. Všetky tri vykazovali hysterézu napätia, čo znamená, že ich napätie s otvoreným obvodom sa líšilo medzi nabíjaním a vypúšťaním.

„Je zaujímavé, že v prípade SIB sa hysteréza vyskytuje predovšetkým pri nízkych SOC, čo je podľa meraní polovičných buniek pravdepodobne v dôsledku tvrdého uhlíka,“ zdôraznili akademici. "R DC a impedancia LIB vykazujú veľmi malú závislosť od Soc. Naopak, pre SIB, R DC a impedancia sa výrazne zvyšujú v SOC pod 30%, zatiaľ čo vyššie SOC majú opačný účinok a vedú k nižším hodnotám R DC a impedancie."

Okrem toho zistili, že teplotná závislosť R_DC a impedancia je vyššia pre SIB ako LIBS. „Testy LIB nevykazujú významný vplyv SOC na účinnosť spiatočného výletu. Naproti tomu cyklistika SIB z 50% do 100% SOC môže znížiť straty účinnosti o viac ako polovicu v porovnaní s cyklovaním z 0% na 50%, ďalej vysvetlili, že účinnosť SIB rastie pri cyklovaní buniek v rozsahu vyššieho SOC v porovnaní s nižším rozsahom SOC.