韓國(guó)研發(fā)出快速充電的高能量、高功率混合鈉離子電池

科研瞭望訊，鈉元素（Na）含量遠(yuǎn)超鋰元素（Li）的500倍，尤其是在鈉離子電池技術(shù)方面?zhèn)涫懿毮?。然而?dāng)前鈉離子電池仍面臨諸多挑戰(zhàn)如功率偏低、儲(chǔ)能有限及充電耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，制約其進(jìn)一步發(fā)展。

近期，韓國(guó)高等科學(xué)技術(shù)研究所（KAIST），Kang Jeung Ku教授領(lǐng)銜的科研小組取得關(guān)鍵性突破，成功研制出一款具有高速充電能力的高能量、高功率混合鈉離子電池，僅需數(shù)秒即可完成充電過(guò)程。

此項(xiàng)研究成果已刊登在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《能量?jī)?chǔ)存材料》上。該新型混合能量存儲(chǔ)系統(tǒng)巧妙地將傳統(tǒng)電池負(fù)極材料與超級(jí)電容器正極材料相結(jié)合，使得電池兼具大容量存儲(chǔ)與快速充放電功能，有望成為鋰離子電池的理想替代方案。

然而，要實(shí)現(xiàn)高能量密度與高功率密度的完美融合，尚需解決負(fù)極材料充電速度緩慢及正極材料容量相對(duì)較小的難題。

為此，Kang教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地采用兩種不同金屬有機(jī)框架，優(yōu)化合成混合電池。通過(guò)將活性材料嵌入金屬有機(jī)框架衍生的多孔碳中，顯著提升了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

此外，他們還成功合成了高容量正極材料，實(shí)現(xiàn)了正負(fù)極材料的平衡搭配，有效縮小了能量存儲(chǔ)速率的差距，構(gòu)建出高效的鈉離子存儲(chǔ)體系。

基于新開(kāi)發(fā)的正負(fù)極材料制成的全電池表現(xiàn)出色，能量密度甚至超過(guò)商業(yè)化鋰離子電池，且具備超級(jí)電容器的功率密度特性。這款電池特別適用于對(duì)充電速度要求極高的領(lǐng)域，如電動(dòng)汽車(chē)、智能電子設(shè)備及航空航天技術(shù)等。

Kang教授指出，這款具備高速充電、能量密度高達(dá)247 Wh/kg、功率密度達(dá)34748 W / kg的混合鈉離子能量存儲(chǔ)裝置，標(biāo)志著能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的重大突破，預(yù)期將在各類(lèi)電子設(shè)備，尤其是電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。