Недавно внимание привлек натрий (Na), обладающий более чем в 500 раз большим содержанием по сравнению с литием (Li), из-за его потенциального использования в технологиях натрий-ионных аккумуляторов.
Тем не менее, существующие натрий-ионные батареи сталкиваются с основными ограничениями, включая низкую выходную мощность, ограниченные характеристики хранения и более долгое время зарядки. Это требует разработки следующего поколения материалов для хранения энергии.
11 апреля KAIST (Корейский институт науки и технологий, представленный президентом Кван Хён Ли) объявил, что исследовательская группа под руководством профессора Джунг Ку Канга из Департамента материаловедения и инженерии разработала высокоэнергетическую и мощную гибридную натрий-ионную батарею, способную быстро заряжаться.
Инновационная гибридная система хранения энергии объединяет анодные материалы, обычно используемые в батареях, с катодами, характерными для суперконденсаторов. Это сочетание обеспечивает высокую емкость хранения и высокую скорость заряда-разряда, что делает ее жизнеспособной альтернативой литий-ионным батареям следующего поколения.
Однако разработка гибридной батареи с высокой энергией и высокой плотностью мощности требует улучшения скорости накопления энергии анодов аккумуляторного типа и емкости катодных материалов суперконденсаторного типа.
Для достижения этой цели команда профессора Канга использовала две разные металлоорганические структуры для оптимизированного синтеза гибридных батарей. Это привело к разработке анодного материала с улучшенной кинетикой путем включения мелких активных материалов в пористый углерод, полученный из металлоорганических каркасов.
Кроме того, был синтезирован катодный материал высокой емкости, и комбинация материалов катода и анода позволила разработать систему хранения ионов натрия, оптимизируя баланс и уменьшая различия в скорости накопления энергии между электродами.
Собранная полная ячейка, включающая недавно разработанные анод и катод, образует высокопроизводительное гибридное натриево-ионное устройство хранения энергии. Это устройство превосходит по плотности энергии коммерческие литий-ионные батареи и демонстрирует характеристики плотности мощности суперконденсаторов. Ожидается, что оно будет применяться в быстрозаряжаемых приложениях, включая электромобили, интеллектуальные электронные устройства и аэрокосмические технологии.