中国战略新兴产业
32393 2024-04-27
据韩国科学技术院（KAIST）官网19日报道，该机构科学家将电池中常用的阳极材料与适用于超级电容器的阴极材料集成在一起，开发出一种高能量、高功率钠离子混合电池。该电池能在几秒钟内完成充电，有望替代锂离子电池，应用于电动汽车、智能电子设备和航空航天技术等领域。相关论文发表于最新一期《储能材料》杂志。
钠离子混合储能阳极和阴极材料合成过程示意图及储能机制。
图片来源：KAIST官网
在自然界，钠的储量是锂的500多倍，钠离子电池技术近年来备受关注。但现有钠离子电池有很多缺点，包括功率输出较低、存储特性受限、充电时间较长等。在最新研究中，KAIST材料科学与工程系研究人员开发出了这款能快速充电的钠离子混合电池。
这款钠离子混合储能系统集成了通常的电池阳极材料和适用于超级电容器的阴极。但通常电池阳极储能慢；而超级电容器阴极材料则电容量相对较低。为提升新电池储能速度并增加其容量，研究团队利用两种不同的金属有机框架对其进行了优化合成。
通过在金属有机框架的多孔碳中纳入精细活性材料，研究团队开发出了动力学性能更优异的阳极材料，也合成出高容量阴极材料，还将阴极和阳极之间能量存储速率的差异最小化，得到了这款具有高存储容量及快速充放电速率的混合钠离子储能装置，有望成为锂离子电池的可行替代品。
新电池可在几秒内快速充电，能量密度达247瓦时/千克，功率密度达34748瓦/千克，且历经5000次充放电循环后，库仑效率仍接近100%。该电池可广泛应用于移动电子设备、电动汽车、大规模电网系统等诸多领域。
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