Ученые разработали аккумулятор, способный заряжаться за несколько секунд
Исследователи KAIST разработали гибридную натриево-ионную батарею с высокой мощностью и плотностью энергии, обещающую быструю зарядку для применения в электромобилях и других передовых технологиях. Она превосходит по плотности энергии коммерческие литий-ионные батареи и демонстрирует характеристики плотности энергии суперконденсаторов.
Натрий (Na), более чем в 500 раз превосходящий по распространенности литий (Li), в последнее время вызывает значительный интерес в связи с возможностью его использования в технологиях натриево-ионных батарей. Однако существующие натриево-ионные батареи сталкиваются с фундаментальными ограничениями, включая более низкую мощность, ограниченные свойства хранения и более длительное время зарядки, что требует разработки материалов для хранения энергии нового поколения.
Недавно KAIST — в лице президента Кванг Хенг Ли — объявил о том, что исследовательская группа под руководством профессора Чон Ку Канга с кафедры материаловедения и инженерии разработала высокоэнергетический, мощный гибридный натрий-ионный аккумулятор, который способен быстро заряжаться.
Инновационная гибридная система хранения энергии объединяет анодные материалы, обычно используемые в батареях, с катодами, подходящими для суперконденсаторов. Такое сочетание позволяет устройству достигать высокой емкости и быстрой скорости заряда-разряда, что делает его жизнеспособной альтернативой литий-ионным батареям нового поколения.
Однако для создания гибридной батареи с высокой плотностью энергии и мощности необходимо улучшить медленную скорость накопления энергии анодов батарейного типа, а также повысить относительно низкую емкость катодных материалов суперконденсаторного типа.
Чтобы объяснить это, команда профессора Канга использовала два различных металлоорганических каркаса для оптимизированного синтеза гибридных батарей. Этот подход привел к созданию анодного материала с улучшенной кинетикой за счет включения тонких активных материалов в пористый углерод, полученный из металлоорганических каркасов.
Кроме того, был синтезирован катодный материал с высокой емкостью, а сочетание катодного и анодного материалов позволило создать систему хранения ионов натрия, оптимизирующую баланс и минимизирующую разницу в скорости накопления энергии между электродами.
Собранный полный элемент, включающий в себя новые 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 энергии суперконденсаторов. Ожидается, что оно подойдет для быстрой зарядки самых разных устройств — от электромобилей до интеллектуальных электронных устройств и аэрокосмических технологий.
Профессор Канг отметил, что гибридное натриево-ионное устройство хранения энергии, способное быстро заряжаться и достигающее плотности энергии 247 Вт-ч/кг и плотности мощности 34 748 Вт/кг, представляет собой прорыв в преодолении существующих ограничений систем хранения энергии. Он ожидает более широкого применения в различных электронных устройствах, включая электромобили.
Ранее инженеры создали жесткий диск с трехмерной магнитной записью, который может увеличить объем памяти и уменьшить количество необходимых жестких дисков, что в будущем приведет к снижению стоимости и энергоэффективности. Исследовательские группы из NIMS, Seagate Technology и Университета Тохоку совершили прорыв в области жестких дисков (HDD), продемонстрировав возможность многоуровневой записи с использованием трехмерного магнитного носителя для хранения цифровой информации.
