Изследователи от Корейския институт за напреднали науки и технологии (KAIST) са разработили хибридна натриево-йонна батерия с висока мощност, която може да се зарежда за секунди.

Натрият се счита за почти 1000 пъти по-разпространен от лития. Затова натриево-йонните електрохимични устройства за съхранение на енергия са по-привлекателни от традиционните литиево-йонни електрохимични устройства за съхранение на енергия.

Под ръководството на професор Джунг Ку Канг от катедрата по материалознание и инженерство изследователският екип интегрира анодни материали, които обикновено се използват в батериите с катоди, подходящи за суперкондензатори.

Комбинацията е помогнала на батерията да постигне висок капацитет на съхранение и бързи скорости на зареждане и разреждане. Изследването показва, че батерията може да бъде жизнеспособна алтернатива на литиево-йонните батерии от следващо поколение.

Включвайки новоразработените анод и катод, сглобената пълна клетка образува високопроизводително хибридно натриево-йонно устройство за съхранение на енергия. То превъзхожда по енергийна плътност наличните на пазара литиево-йонни батерии.

Според изследователите устройството показва характеристиките на плътността на енергията на суперкондензаторите.

„Разработването на хибридна батерия с висока енергия и висока плътност на мощността изисква подобряване на бавната скорост на съхранение на енергия на анодите от батериен тип, както и повишаване на относително ниския капацитет на катодните материали от суперкондензаторен тип.“

се казва в изявлението на екипа

Батерията може да задоволи нарастващото търсене на евтини електрохимични устройства за съхранение на енергия с висока енергийна плътност за продължителна работа с едно зареждане и плътност на мощността при бързо зареждане, за да отговори на широк спектър от приложения, вариращи от мобилни електронни устройства през електрически превозни средства до широкомащабни мрежови системи.

Понастоящем наличните натриево-йонни системи за съхранение на енергия са с лоша възможност за презареждане. Това е така, защото те имат ниска плътност на мощността, като същевременно осигуряват относително висока плътност на енергията. Понастоящем са налични два вида системи за съхранение на натриева енергия – натриево-йонни батерии (SIB) и натриево-йонни кондензатори (SIC). Поради това изследователите се съсредоточиха върху натриево-йонните хибридни клетки за съхранение на енергия (SIHES).

SIHES могат да използват различните потенциални прозорци на катодите от кондензаторен тип и анодите от батериен тип. Тя привлича голямо внимание, тъй като тази система за съхранение по принцип може да позволи едновременно висока енергийна плътност и плътност на мощността при бързо зареждане.

Според изследователите SIHES може да постигне енергийна плътност от 247 Wh/kg и плътност на мощността от 34 748 W/kg. Професор Канг заяви, че изследването представлява пробив в преодоляването на настоящите ограничения на системите за съхранение на енергия. Той очаква по-широки приложения в различни електронни устройства, включително в електрически превозни средства.

В съавторство с докторантите от KAIST Джонг Хуи Чой и Донг Уон Ким изследването е публикувано в списанието Energy Storage Materials.