Cercetătorii au dezvoltat o nouă baterie pe bază de sodiu de tip monedă care se poate încărca rapid „în câteva secunde” și ar putea alimenta orice, de la smartphone-uri la vehicule electrice (EV) în viitor.
Prin combinarea materialelor anodice utilizate în mod convențional baterii cu catozi de la supercondensatori – baterii care pot stoca și furniza energie la rate foarte mari –– oamenii de știință au creat un nou tip de baterie cu ioni de sodiu care oferă atât capacitate mare, cât și capacități de încărcare rapidă.
Ei căutau o modalitate de a depăși limitările actuale ale stocării energiei cu ioni de sodiu – prezentate ca o alternativă la bateriile cu ioni de litiu – și și-au descris descoperirile într-un studiu publicat pe 29 martie în jurnal. Materiale de stocare a energiei.
Noile celule de combustie hibride sodiu-ion ar putea servi drept „alternativă viabilă de ultimă generație la bateriile cu litiu-ion”, au spus cercetătorii într-un studiu. declarație comunăcu aplicații variind de la laptopuri și dispozitive mobile până la vehicule electrice și tehnologii aerospațiale.
Sodiul este semnificativ mai abundent decât litiul – de până la 1.000 de ori mai mult, au spus cercetătorii –, ceea ce face ca bateriile cu ioni de sodiu să fie mai ieftine și mai durabile de produs decât bateriile litiu-ion folosite în prezent pentru a alimenta majoritatea vehiculelor electrice și electronice de larg consum.
Cu toate acestea, bateriile existente cu ioni de sodiu oferă o putere de ieșire și o capacitate de stocare mai reduse decât bateriile cu ioni de litiu și durează mai mult timp pentru a se încărca, limitându-le astfel. aplicații potențiale. În noul studiu, cercetătorii au căutat o modalitate de a aborda deficiențele tehnologiei.
Cercetarea reprezintă „o descoperire în depășirea limitărilor actuale ale sistemelor de stocare a energiei”. Jeung Ku Kangautorul principal al studiului și profesor de știința materialelor și inginerie la Institutul Avansat de Știință și Tehnologie din Coreea (KAIST), a declarat în declarație.
Ei și-au realizat prototipul prin dezvoltarea unui nou tip de anod din particule ultrafine de sulfură de fier încorporate în carbon dopat cu sulf și grafen. Acest lucru a îmbunătățit conductivitatea și stocarea energiei. Pentru catod, au folosit un „cadru de imidazolat zeolitic” (ZIF) – un tip de cadru metal-organic care combină ionii metalici cu molecule organice pentru a crea o structură poroasă, cristalină. Acest lucru a îmbunătățit cât de repede se putea încărca și descărca bateria.
Echipa a spus că celula completă, odată asamblată, a atins o capacitate de stocare a energiei de 247 de wați-oră pe kilogram (Wh/kg) și ar putea furniza putere la o rată de până la 34.748 de wați pe kilogram (W/kg). Aceasta înseamnă că ar putea păstra mai multă energie pentru greutatea sa decât bateriile hibride de ioni de sodiu existente și ar putea încărca și descărca puterea mult mai rapid, depășind performanța tehnologiei existente de peste 100 de ori.
Bateria și-a menținut, de asemenea, eficiența și performanța peste 5.000 de cicluri de încărcare și descărcare în teste, au spus cercetătorii, sugerând că ar putea fi folosită în mod repetat pe o perioadă lungă de timp, fără a se uza. Acest lucru este crucial pentru aplicațiile în care bateriile trebuie să reziste mult timp fără a se degrada, cum ar fi sistemele de stocare a energiei din rețea și vehiculele electrice. Prin comparație, multe baterii litiu-ion folosite în laptopurile comerciale, de exemplu, pot susține până la 500 de cicluri de încărcare înainte de a începe să se degradeze.