Изследователи от Департамента по материалознание и инженерство в Корейския институт за напреднали технологии (KAIST) създадоха хибридно решение, използвайки за основа натриево-йонна батерия. Изборът на натрий в дългосрочен план е очевиден - има го много и е евтина суровина.
Корейците не са първите, които разработват натриево-йонни батерии. Но те отидоха по-далеч и се опитаха да комбинират най-добрите технологии на литиевите батерии и суперкондензаторите в нови батерии, които са с обединяващ капацитет, плътност на мощността и скорост на зареждане.
Учените съобщиха за новата си разработка в списание Energy Storage Materials. Заглавието на статията казва всичко: „Поливалентен железен сулфид с ниска кристалност, проводящ анод с добавка и високонатриев 3D порест графитен въглероден катод за високоефективни натриево-йонни хибридни устройства за съхранение на енергия.“
Ясно е, че не можете просто да вземете и комбинирате аноди от конвенционални батерии и катоди от суперкондензатори в новото устройство. Необходимо е да се променят свойствата както на анодите, така и на катодите. Първите имат лоша скорост на зареждане, докато вторите нямат висок капацитет.
Затова учените поемат по пътя на създаване на обемни електроди на базата на порести 3D материали - така наречените метало-органични рамки. Ако има рамка, винаги можете да поставите нещо в нея, от което се нуждаете.
По този начин изследователите създават анод чрез включване на фино разделени активни материали в порест въглерод (MO-рамка). Полученият материал има най-висока кинетика, позволяваща бързо зареждане и го доближава до суперкондензаторите по този параметър.
По подобен начин, но с други материали, е създаден катод с рекорден капацитет. Така учените изглежда са намалили дисбаланса в характеристиките между анодите на батерията и катодите на суперкондензатора.
Прототипът на натриево-йонна хибридна батерия на лабораторията превъзхожда познатите ни литиево-йонни батерии по енергийна плътност и показва характеристиките на плътност на мощността на суперкондензаторите. Очаква се това решение да бъде подходящо за приложения за бързо зареждане, вариращи от електрически превозни средства до интелигентни електронни устройства и космически приложения.
Учените отбелязват още, че натриево-йонното хибридно устройство за съхранение на енергия, способно на бързо зареждане и постигане на енергийна плътност от 247 Wh/kg и плътност на мощността от 34 748 Wh/kg, представлява пробив в преодоляването на настоящите ограничения на системите за съхранение на енергия и това е наистина впечатляващо откритие.