NFPP-natriumjonceller vid låga temperaturer: kapacitet på 95% vid −20 °C i kvalificeringstesterna

Uppdaterad den 17 september 2026

Det finns en brist hos hushållsbatterier som katalogerna sällan nämner: de presterar sämre i kyla. Det är ingen obetydlig detalj, eftersom den tidpunkt då de presterar sämre sammanfaller med den tidpunkt då de behövs som mest. I januari producerar solcellsanläggningarna bara en bråkdel av vad de producerar i juli, dagarna är korta, förbrukningen på kvällarna är hög – och det är just då som batterilagringen levererar en del av den kapacitet som ni har betalat för.

I detta avseende är skillnaden mellan de olika kemikalierna tydlig och mätbar. Denna artikel redovisar kvalificeringsdata för polianjoniska celler NFPP vid låga temperaturer och förklarar var skillnaden beror på.

Uppgiften

Testförfarandet är enkelt: cellen laddas till 3,5 V med en effekt på 0,5P, får vila i tio minuter och laddas sedan ur vid testtemperaturen. Man mäter hur stor del av den nominella kapaciteten som den faktiskt kan leverera.

Värdena för referenskemierna kommer från tester som utförts på de specifika jämförelseceller som anges i källan, under de angivna testförhållandena. De ska inte tolkas som universella prestanda för respektive kemifamiljer, vilka omfattar celler med mycket sinsemellan olika sammansättningar och konstruktioner.

I direktprovet vid −20 °C är det uppmätta värdet för cellen NFPP 95,04% av den nominella kapaciteten. Referenscellen av LFP-typ stannar, i samma test, vid 67,8%.

Raden med −40 °C bör läsas noggrant, eftersom noll inte är en avrundning. Referenscellerna av typen bly-syra, litiumjärnfosfat och nickel-mangan-kobolt levererar vid den temperaturen ingen användbar kapacitet i testet. Den polianjoniska natriumcellen ligger kvar över 85%.

Det måste preciseras exakt vad detta innebär: resultatet avser de celler som användes som referens i det testet, inte alla befintliga LFP- eller NMC-celler. Beteendet vid låga temperaturer beror på elektrolytens sammansättning, cellens konstruktion och testprotokollet, och inom varje kemisk familj finns det stora skillnader.

Varför klarar sig natrium bättre?

Det finns två orsaker, och de påverkar olika delar av cellen.

Desolvatisering vid gränssnittet

En jon som rör sig i elektrolyten färdas inte ”naken”: den är omgiven av ett hölje av lösningsmedelsmolekyler som fäster sig runt den. För att tränga in i elektroden måste den frigöra sig från dessa, och det kräver energi. Detta kallas avlösning, och det är den största flaskhalsen vid låga temperaturer: när cellen är kall minskar den energi som finns tillgänglig för att genomföra den processen, och reaktionen går långsammare.

Natriumjonen är större än litiumjonen, och just därför håller den kvar lösningsmedelsskalet mindre stadigt: laddningstätheten på dess yta är lägre. Paradoxalt nog är det faktum att det är mer skrymmande – vilket är anledningen till att natrium lagrar mindre energi per kilogram – också anledningen till att det lossnar lättare från lösningsmedlet när det är kallt.

Spridningsvägarna i katoden

Den andra orsaken har att göra med det aktiva materialets struktur. I litiumjärnfosfat, som har en olivinstruktur, rör sig jonerna längs endimensionella kanaler: det finns bara en möjlig väg, och om den vägen blockeras – på grund av ett fel i nätverket eller en temperaturbetingad sänkning av hastigheten – finns det inga alternativ.

Det polianjoniska nätverket NFPP erbjuder däremot ett nätverk av tredimensionella spridningsvägar. Jonen har flera vägar att ta för att nå sin plats, och den avmattning som orsakas av kylan påverkar det totala resultatet i betydligt mindre utsträckning.

Vad förändras i anläggningen?

Siffran i sig säger inte mycket. Det är värt att översätta den.

Låt oss ta ett exempel med ett 10 kWh-batteri i ett ouppvärmt teknikrum – ett garage, en källare eller ett utomhusmätarutrymme – en januarimorgon i norra Italien, vid −5 °C. Ett LFP-batteri levererar endast en bråkdel av sin nominella kapacitet; ägaren ser ett “10 kWh”-batteri som levererar betydligt mindre, och detta sker just under de dagar då elräkningen är som högst. Fenomenet är reversibelt – när de milda temperaturerna återvänder återfår batteriet sin kapacitet – men under tiden har batteriet presterat under förväntningarna under hela den kalla säsongen.

Med en cell som vid −20 °C bevarar över 90 % är förlusten vid −5 °C försumbar. Den tillgängliga kapaciteten ligger därmed nära sommarnivån. Temperaturberoende är däremot den uteffekt som kan levereras och laddningsmottagligheten: för det Heiwit-batteri som säljs i dag anger databladet urladdning från −25 °C till +60 °C och laddning endast från 0 °C till +60 °C. Dessa gränser förklaras på sidan om temperaturområdet för Heiwit-batteriet.

Skillnaden blir avgörande i tre situationer:

• Installationer på hög höjd, där vintertemperaturerna konstant ligger under noll och det sällan finns tillgång till ett uppvärmt teknikrum.
• Utomhusinstallationer eller i utrymmen utan klimatisering, vilket är vanligt inom handels- och industrisektorn.
• Marknaderna i norra och östra Europa — Tyskland, Polen, Tjeckien, Sverige — där den kalla årstiden är längre och strängare än i Italien, och där skillnaden i avkastning ackumuleras under betydligt fler dagar per år.

Baksidan av myntet

För fullständighetens skull: Fördelen vid låga temperaturer är inte gratis. Den härrör från just de egenskaper hos natriumjonen som begränsar dess energitäthet, som förklaras i en annan fördjupningsartikel. Det finns ingen kemisk sammansättning som är överlägsen på alla punkter: det finns däremot en sammansättning som är lämplig för den specifika tillämpningen.

För ett stationärt lagringssystem, som förblir på den plats där det har installerats och måste fungera på ett förutsägbart sätt i tjugo år i ett utrymme som ingen värmer upp, är avkastningen vid låga temperaturer viktigare än wattimmar per kilogram.

Vanliga frågor och svar

Behöver man värma upp batterirummet?

När det gäller kapacitetsbevarande: vid −20 °C behåller cellen över 90% av sin kapacitet. Man måste dock beakta att toppeffekten minskar vid låga temperaturer – full effekt anges mellan −25 °C och +40 °C – därför bör man i mycket kalla utrymmen kontrollera med projektören att toppbelastningarna fortfarande kan täckas. Detta är däremot en försiktighetsåtgärd som vissa installationer med litiumbatterier vidtar just för att kompensera för den minskade prestandan under vintern.

Är kapacitetsminskningen vid låga temperaturer permanent?

Nej, det är reversibelt: när temperaturen stiger återfår batteriet sin kapacitet. Problemet är inte att batteriet är skadat, utan att energin inte finns där när den behövs.

Varför fungerar natriumjonen, som är större, bättre i kyla?

Eftersom dess laddning är fördelad över en större yta, håller den inte lika fast det skal av lösningsmedelsmolekyler som den måste lämna för att tränga in i elektroden. Detta steg är det största hindret vid låga temperaturer.

Gäller det även vid laddning, eller bara vid urladdning?

Uppgifterna här avser urladdningstestet vid kontrollerad temperatur, vilket är den kritiska förutsättningen för ett solcellsbaserat energilagringssystem: urladdningen sker på kvällen och natten, när temperaturen är som lägst.