В Южной Корее ученые из Корейского института передовых технологий (KAIST) добились значительного прогресса в разработке новых аккумуляторов.

Тема создания инновационных аккумуляторов является одной из самых актуальных в современной науке, что приводит к многочисленным открытиям как для ближайшей, так и для отдаленной перспективы. Среди обилия новостей в этой области разработка корейских ученых выделяется своей уникальностью и потенциалом стать прорывом.

Исследователи создали гибридное решение, основанное на натриево-ионном аккумуляторе. Выбор натрия в качестве основного элемента обусловлен его доступностью и низкой стоимостью. Хотя корейские ученые не первые, кто работает над натриево-ионными аккумуляторами, они пошли дальше и объединили лучшие технологии литиевых аккумуляторов и суперконденсаторов, сочетая высокую емкость, удельную мощность и скорость зарядки в одном устройстве.

Результаты своей работы ученые опубликовали в журнале Energy Storage Materials под названием "Проводящий анод с S-легированием из многовалентного сульфида железа с низкой кристалличностью и катод из 3D-пористого графитового углерода с высоким содержанием N [натрия] для высокопроизводительных натриево-ионных гибридных накопителей энергии".

Для объединения преимуществ аккумуляторов и суперконденсаторов исследователи изменили свойства анодов и катодов. Они создали объемные электроды на основе пористых 3D-материалов, так называемых металлорганических каркасов. Анод был получен путем включения тонкодисперсных активных материалов в пористый углерод, что обеспечило высочайшую кинетику и быструю зарядку, приближая его характеристики к суперконденсаторам. Катод, созданный с использованием других материалов, отличался рекордной емкостью.

Таким образом, ученым удалось сократить дисбаланс в характеристиках между анодами аккумуляторов и катодами суперконденсаторов. Созданный в лаборатории прототип гибридного натриево-ионного аккумулятора превзошел по плотности энергии коммерческие литиево-ионные аккумуляторы и продемонстрировал плотность мощности, свойственную суперконденсаторам.

Ожидается, что он найдет применение в самых разных сферах, требующих быстрой зарядки, таких как электромобили, интеллектуальные электронные устройства и аэрокосмическая техника. Ученые отметили, что разработанное гибридное натриево-ионное накопительное устройство энергии, способное к быстрой зарядке и достигающее плотности энергии 247 Вт·ч/кг и удельной мощности 34 748 Вт/кг, представляет собой прорыв в преодолении текущих ограничений систем накопления энергии, что действительно впечатляет.

Изображение: KAIST