Raziskovalci izTehnična univerza v Münchnu(Tum) inRwth Aachen UniversityV Nemčiji so primerjali električne zmogljivosti visokoenergijskih natrijevih baterij (SIBS) z najsodobnejšo visokoenergijsko litij-ionsko baterijo (LIBS) s katodo litij-iron-fosfata (LFP).

Skupina je ugotovila, da imata najsodobnejša in temperatura večji vpliv na odpornost na impulz in impedanco SIB-jev kot LIB, kar lahko vpliva na izbiro oblikovanja in kaže, da lahko SIBS zahteva bolj izpopolnjene sisteme za upravljanje temperature in naboja, da optimizira zmogljivost, zlasti pri nižji ravni naboja.

• Če želite še razlagati odpornost na pulz: izraz se nanaša na to, koliko pada napetost akumulatorja, ko se uporabi nenadno povpraševanje po moči. Zato raziskava kaže, da na natrijeve-ionske baterije bolj vplivajo raven naboja in temperatura kot litij-ionske baterije.

Raziskave:

"Natrijeve-ionske baterije [SIBS] so na splošno obravnavane kot nadomestek za LIB," so zapisali znanstveniki. "Kljub temu pa razlike v elektrokemijskem obnašanju natrija in litija zahtevajo prilagoditve tako na anodo kot na katodo. Medtem ko se za litij-ionske baterije [libs] običajno uporablja grafit kot anodni material, za SIBS trdi ogljik trenutno velja za najbolj obetaven material za SIBS."

Pojasnili so tudi, da je bilo njihovo delo zapolniti vrzel v raziskavi, saj še vedno ni znanja o električnem obnašanju SIBS v smislu različnih temperatur in najsodobnejših napotkov (SOC).

Raziskovalna skupina je izvedla zlasti meritve električne zmogljivosti pri temperaturah, ki segajo od 10 stopinj C do 45 stopinj C in meritve napetosti v odprtem krogu pri različnih temperaturah, pa tudi meritev polcelic ustreznih celic pri 25 C.

"Poleg tega smo raziskali vpliv temperature in SOC na odpornost na neposredni tok (R DC) in galvanostatično elektrokemično impedanco spektroskopijo (GEIS)," je določil. "Za preučitev uporabne zmogljivosti, uporabne energije in energetske učinkovitosti v dinamičnih pogojih smo izvedli preizkuse zmogljivosti hitrosti z uporabo različnih hitrosti obremenitve pri različnih temperaturah."

Raziskovalci so izmerili litij-ionsko baterijo, natrijevo-ionsko baterijo z nikelj-mangansko-železno katodo in litij-ionsko baterijo s katodo LFP. Vsi trije so pokazali napetostno histerezo, kar pomeni, da se je njihova napetost v odprtem krogu razlikovala med polnjenjem in odvajanjem.

"Zanimivo je, da se za SIBS histereza pojavlja predvsem pri nizkih SOC, kar je po polceličnih meritvah verjetno zaradi trdega ogljikovega anode," so poudarili akademiki. "R DC in impedanca LIB kažeta zelo malo odvisnosti od SOC. Nasprotno pa se za SIBS R DC in impedanca znatno povečata pri SOC -jih pod 30%, medtem ko imajo višji SOC nasproten učinek in vodijo do nižjih vrednosti R DC in impedance."

Poleg tega so ugotovili, da je temperaturna odvisnost R_DC in impedance večja za SIB kot LIBS. "Preskusi LIB ne kažejo pomembnega vpliva SOC na učinkovitost okroglih izletov. V nasprotju s tem lahko kolesarjenje SIBS s 50% na 100% SOC zmanjša izgube učinkovitosti za več kot polovico v primerjavi s kolesarjenjem od 0% do 50%," so še pojasnili, da učinkovitost SIBS drastično raste, ko celice kolesarijo v višjem območju.