Тестирую, сравниваю новый тип аккумуляторов - натрий ионный аккумулятор, Sodium - Ion Battery или SIB аккумулятор.

В этом обзоре я расскажу про новый тип аккумуляторов с новой химией, протестирую один элемент и сравню с похожим литий-ионным аккумулятором. У этого элемента заявлена емкость 1300мАч, среднее напряжение 3 вольта, напряжение работы от 1,5 до 4.1 вольта. Преимущества — безопасен с точки зрения возгорания, можно разряжать до ноля без потери его свойств, работа при температурах до -40 градусов, ток до 26А, до 2000 циклов.

Что такое натрий ионный аккумулятор? Цитаты из википедии:

Натрий-ионный аккумулятор (Na-ion) — тип электрического аккумулятора, который имеет близкие к литий-ионному аккумулятору энергетические характеристики, но стоимость применяемых в нём материалов значительно ниже (натрий примерно в 50 раз дешевле лития). Большим преимуществом натрий-ионных батарей является безвредность разряда до нуля, что делает более безопасной их перевозку и хранение

Характеристики:
Напряжение
— максимальное: 3,95 В (полностью заряжен)
— номинальное 3,0 ~ 3,1 В
— минимальное: 1,50 В (полностью разряжен)
Возможность разряда до 0 В без влияния на производительность аккумулятора
Диапазон рабочих температур при разряде: от −40 °C до +60 °C; при заряде: от -20 °C до 45 °C.

То, что запасов натрия на земле значительно больше, чем лития, и добывать натрий проще, он добывается из соленой воды. На алике появились аккумуляторы с новой химией и я заказал один для пробы.
Приходит в коробочке. На коробочке есть галочки для разных типов аккумов, но ни одна не стоит. На аккумуляторе есть надписи: 18650-20С 1300mAh 3.0V и Hakadi Sodium-ion Battery
На коробке есть ссылка на сайт производителя и баркод.
Вот ссылка на этот элемент на сайте hakadibattery и ссылка на даташит но я нашел его только после тестов.
И на одной из сторон изображена лампочка, с нарисованным земным шаром на ней — с намеком на технологии, сберегающие природу. И почему-то в центре этой лампочки-земли есть высечка и если чуть нажать, то вываливается квадратный кусочек картона — получается лампочка с дыркой. Зачем — непонятно.
Внутреннее сопротивление из коробки 15,63мОм при напряжении 2,3 вольта. То есть заряжен процентов на 30-40.
Вес 40 грамм.

На разных картинках продавца заявлены разные параметры, на одной температура от -10 до +60 на другой температура разряда от -40 до +60 и температура заряда от 0 до 35.


Инструкцию от аккума я прочитал уже после тестов, поэтому тестировал по тем параметрам, которые указаны у продавца.
Прогнал аккум при +20 на токах 1.3, 2.5, 5, 10, 20А. Заряд до 4,0 током 1С (1,3А) разряд до 1,5 вольта. Емкость от 1323 до 1288мАч.
При этом при разряде током 10А аккумулятор нагрелся до 55 градусов, при разряде током 20А аккум нагрелся до 100 градусов.

Прогнал на этих же токах при температуре -20. Аккумулятор лежал в морозилке и на графиках видно горб на больших токах, потому что аккумулятор нагревался.
Разряд на токе 20А быстро прекратился, потому что напряжение на аккуме просело ниже 1,5 вольта. Вообще в документации написано что нужно разряжать до 1,8 вольта и при температуре -20 можно разряжать током 1С, так что для этого аккума это был экстрим тест.
В общем при -20С аккум отдал от 1229 до 1265мАч, самая большая емкость при токе 10А из-за саморазогрева аккума.

Сравнил графики разряда при температурах +20 и -20С, токи от 1,3 до 10А

Ток 1,3АТок 5А

Ток 2,5АТок 10А

При температуре +20 и разряде током 1,3А аккум отдает 1323мАч и 3931мВтч.
При температуре -20 и разряде током 1,3А аккум отдает 1229мАч и 3354мВтч.
То есть потеря в емкости 7,1% и потеря энергии
Свел все данные в таблицу. Видно что чем больше ток, тем меньше потеря емкости, видимо влияет саморазогрев. Потери энергии около 12-15% на всех токах.

Что стало с аккумулятором после таких издевательств?
Проверил его внутреннее сопротивление на таком же напряжении и прогнал на разряд током 1С, то есть 1,3А
Синяя кривая разряда до тестов, зеленая после. Как видно, мало что поменялось. Емкость осталась прежней, незначительно поменялся показатель энергии.
Как изменилось внутреннее сопротивление?
Было 15,63, стало 16,87мОм. Видимо разряд при -20С токами, которые не предусмотрены в даташите, и разогрев до 100 граусов не прошли даром.


В чем заявленные преимущества этого аккума перед литий-ионным? Заявлена низкая цена и возможность работать при отрицательных температурах.
Я сравнил этот аккумулятор с аккумулятором среднего качества, с аккумулятором JOUYM, емкость 2500мАч, ток разряда 10С, то есть те же 25А.
Один такой аккум стоит 220 ₽ рублей, 8 штук стоят 1 257 ₽.
Один натриевый аккум из обзора стоит 215 ₽ 8 штук стоят 1 369 ₽

Пробую как JOUYM поведет себя в сравнении с этим Hakadi Sodium-ion Battery.
Вес JOUYM ненамного больше веса натриевого, 43 против 40 грамм.


Сопротивление этих аккумуов тоже похоже.


Пробую разряд обоих аккмов на токе 1С при +20 и -20. В этот раз на графике горизонтальная шкала это время, а не емкость, потому что емкость этих элементов отличается в два раза.
Выбрал цвета кривых по цвету аккумуляторов. Видно что верхний графики стандартны для лития, нижние графики натриевого аккумулятора имеют изломы на 2,7 или 2.4 вольта, в зависимости от температуры. Ну и на оранжевой кривой лития видно влияние саморазогрева, все же ток 2,5А приводит к небольшому разогреву аккума с сопротивлением 18мОм.
Разница в емкости 1229-1323 и 2171-2439мАч, то есть в два раза. Разница в энергии тоже раза в два. 3354-3931 и 7259-7881мВтч.
Что происходит с сопротивлением обоих аккумуляторов при температуре -20? У JOUYM не заявлена работа при -40с.
При -20 сопротивление оранжевого увеличивается с 14,32 до 18,21мОм. Сопротивление натриевого увеличивается с 16 до 20мОм.


Проверил сопротивление обоих при -20с на постоянке прибором EBC-A20, тенденция показаний похожа на YR1035+

Сопротивление литиевого JOUYM на 1А — 64мОмСопротивление литиевого JOUYM на 20А — 45мОм

Сопротивление натриевого на 1А — 51мОмСопротивление натриевого на 20А — 43мОм

В чем еще они отличаются? Сравнил процессы заряда током 1С. Слева классический литий, справа натриевый аккум. У натриевого последняя фаза очень короткая, поэтому время заряда меньше. То есть они могут заряжаться быстрее, да и по даташиту токи заряда у него побольше.


Натриевый аккум можно разрядить до ноля и при этом он может перевозиться в таком состоянии, потому что разряженный в ноль он не может выдавать большие токи и нет возможности возгорания из-за короткого замыкания. Я разрядил его в ноль,.после выключения разряда напряжение поднялось до 1,5 вольта и ток КЗ составил около 2А, за пару секунд упал до 200-300мА.
При этом напряжение до замыкания было 1,5 вольта, сопротивление было около 17мОм. С Li-Ion и LiFePO4 так сделать нельзя. Даже если он разряжен до нижней границы вольта, то моежт отдать немалый ток и при этом его нельзя хранить при таком напряжении, не говоря уже о том, чтоб разрядить в ноль.
На графике из состояния «разряжен до 1,5В» я разрядил его в ноль, он отдал 160мАч.

Ну и в конце я решил прочитать документацию (ссылка).
Емкость 1300, минимальная 1200мАч при разряде током 0,2С и до напряжения 1,8 вольта. Похоже на результаты моих тестов.
Напряжение транспортировки 2,0 вольта. Ко мне аккум пришел с напряжением 2.3 вольта, что минимизирует возможность возгорания из-за замыкания.
Стандартный ток зарядки 650мА. Максимальный ток зарядки 3,9А при ограничении напряжения 3,95 вольта. Или 4А при ограничении 4,0 вольта.
При этом есть сноска, что заряд идет по протоколу CC/CV.

На этой странице можно увидеть стандартный ток разряда 650мА, то есть 0,5С.
Максимальный ток разряда 26А, то есть 20С. Пиковый ток разряда 39А в течение не более 5 секунд.
И есть данные по работе при отрицательных температурах. Заряд возможен при температуре от -10 до 0, но при этом нужно ограничить ток зарядки не более 0,1С
Максимальный ток зарядки 3С ( то есть 3,9А) возможен при 25~35℃.
Разряд -40℃~0℃ током не более 1С. А я давал 20А при температуре -20. Каюсь.
При температурах 0~20℃ уже можно разряжать током 3,9А
При температурах 0~20℃ уже можно разряжать током 3,9А
При температурах 20~45℃ можно давать максимальный ток разряда 26А. То есть то, что я разряжал до нагрева до сотни немного неправильно. Аж сползла термоусадка с минуса.
Ну и при температурах 45~60℃ можно разряжать током 1.3 ампера, а не током 20А, как делал я. Читайте инструкции, будьте правильными.

Итог: Пока не вижу смысла покупать натриевые аккумуляторы. При пониженных температурах данный экземпляр с заявленной работой при -40с ведет себя аналогично литиевому аккуму, у которого не заявлена работа при отрицательных температурах. Аналогично увеличивается внутреннее сопротивление и падает емкость и энергия. Разница в цене минимальна, разница в емкости и энергии значительна, в 2 раза. Я вижу преимущества более быстрая зарядка и безопасность. Но пока на поле более быстрой зарядки выигрывают LiFePO4 аккумуляторы, они же безопасны при механическом воздействии. При этом плотность энергии у натриевых раза в два ниже — вес такой же, а емкость меньше в 2 раза, рабочее напряжение тоже значительно меньше. Если хочется безопасности и гарантированной работы при минусовых температурах, большого количества циклов, то пока что лучше использовать LiFePO4.