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研究人员开发出可快速充电的钠电池:几秒钟即可充满,性能媲美锂电池

来源:IT之家

钠 (Na) 的含量是锂 (Li) 的 500 倍以上,最近因其在钠离子电池技术中的潜力而受到广泛关注。但现存的钠离子电池普遍存在功率较低、储能有限、充电时间长等缺点,限制了其发展。近日,韩国科技先进研究院(KAIST)材料科学与工程系 Jeung Ku Kang 教授领导的研究团队取得重大进展,成功研发了一种可快速充电的高能量、高功率混合钠离子电池,可以在几秒钟内充满电。

该研究成果以论文形式发表在顶尖学术期刊《能量储存材料》上,这项创新的混合能量存储系统将传统电池使用的负极材料与超级电容器使用的正极材料结合起来,使电池既能实现大容量存储,又能够快速充放电,有望成为锂离子电池的可行替代品。

不过,要同时实现高能量密度和高功率密度,就需要解决电池负极材料充电慢以及超级电容器正极材料容量相对较低的问题。Jeung Ku Kang 教授团队采用两种不同的金属有机框架,优化合成了混合电池。这种方法制备的负极材料,通过将活性材料嵌入由金属有机框架衍生出的多孔碳中,改善了反应动力学。同时,他们还合成了高容量的正极材料,使正负极材料的搭配能够平衡并缩小能量存储速率的差异,从而创建出高性能的钠离子存储系统。

由新研发的正负极组成的全电池,展现出优异的性能,能量密度甚至超越了商用锂离子电池,同时还具备超级电容器的功率密度特性。这种电池非常适合于需要快速充电的领域,例如电动汽车、智能电子设备以及航空航天技术等。

Jeung Ku Kang 表示,这种可实现快速充电、能量密度达到 247 Wh/kg、功率密度达到 34748 W / kg 的混合钠离子能量存储装置,标志着能量存储系统突破了现有瓶颈,他预计这项技术将在包括电动汽车在内的各种电子设备中得到广泛应用。