Forskare frånTeknisk universitet i München(Tum) ochRwth aachen universitetI Tyskland har jämfört den elektriska prestandan hos natrium-jonbatterier med hög energi (SIB) med en modern högenergi litiumjonbatteri (LIBS) med litium-järn-fosfat (LFP) katod .

Teamet fann att det tillstånd och temperaturen har ett högre inflytande på pulsresistensen och impedansen av SIBS än LIBS, vilket kan påverka designval och antyder att SIB kan kräva mer sofistikerade temperatur- och laddningshanteringssystem för att optimera prestanda, särskilt vid lägre laddningsnivåer.

• För att förklara pulsmotståndet ytterligare: Termen hänvisar till hur mycket en batterispänning sjunker när en plötslig effektbehov appliceras. Därför indikerar forskningen att natriumjonbatterier påverkas mer av laddningsnivå och temperatur än litiumjonbatterier.

Forskning:

"Natriumjonbatterier [SIBS] ses i allmänhet som en drop-in ersättning för LIBS," sade forskarna. ”Men skillnaderna i det elektrokemiska beteendet hos natrium och litium kräver anpassningar på både anoden och katoden. Medan för litiumjonbatterier [LIBS] vanligtvis används grafit som anodmaterial, för SIBS ses för närvarande som det mest lovande materialet för SIBS. ”

De förklarade också att deras arbete var avsett att fylla ett gap i forskningen, eftersom det fortfarande finns en brist på kunskap om SIB: s elektriska beteende när det gäller olika temperaturer och avgifter (SOC).

Forskningsteamet genomförde i synnerhet elektriska prestandamätningar vid temperaturer som sträcker sig från 10 grader C till 45 grader C och öppen kretsspänningsmätningar av fullcellen vid olika temperaturer samt halvcellsmätningar av motsvarande celler vid 25 C .

"Dessutom undersökte vi påverkan av temperatur och SOC på både likströmsmotstånd (R DC) och galvanostatisk elektrokemisk impedansspektroskopi (GEIS)," specificerade den. "För att undersöka användbar kapacitet, användbar energi och energieffektivitet under dynamiska förhållanden utförde vi hastighetstester genom att tillämpa olika belastningshastigheter vid olika temperaturer."

Forskarna mätte ett litiumjonbatteri, ett natriumjonbatteri med en nickel-mankanes-järnkatod och ett litiumjonbatteri med en LFP-katod. Alla tre visade spänningshysteres, vilket innebär att deras öppna kretsspänning skilde sig mellan laddning och urladdning.

"Intressant nog förekommer hysteresen främst vid låga SOC: er, vilket enligt halvcellsmätningar är troligen på grund av den hårda kolanoden," betonade akademikerna. ”Libs R DC och impedans visar mycket lite beroende av SOC. Däremot, för SIB, ökar R DC och impedans avsevärt vid SOC: er under 30%, medan högre SOC: er har motsatt effekt och leder till lägre R DC och impedansvärden. ”

Dessutom konstaterade de att temperaturberoendet för R_DC och impedans är högre för SIB än LIBS. ”Lib-testen visar inte ett betydande inflytande av SOC på turnerings-returens effektivitet. Däremot kan cykling av SIB från 50% till 100% SOC minska effektivitetsförlusterna med mer än hälften jämfört med att cykla från 0% till 50%, ”förklarade de vidare och noterade att effektiviteten hos SIB växer drastiskt när de cyklar i cellerna i en Högre SOC -intervall jämfört med ett lägre SOC -intervall.