Ερευνητές του Ινστιτούτου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κορέας (KAIST) ανέπτυξαν μια υβριδική μπαταρία ιόντων νατρίου υψηλής ισχύος που μπορεί να φορτιστεί σε δευτερόλεπτα. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Energy Storage Materials.
Το νάτριο θεωρείται ότι είναι σχεδόν 1000 φορές πιο άφθονο από το λίθιο. Επομένως, οι συσκευές ηλεκτροχημικής αποθήκευσης ενέργειας ιόντων νατρίου είναι πιο ελκυστικές από την παραδοσιακή ηλεκτροχημική αποθήκευση ενέργειας ιόντων λιθίου.
Με επικεφαλής τον καθηγητή Jeung Ku Kang από το Τμήμα Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών, η ερευνητική ομάδα ενσωμάτωσε υλικά ανόδου που χρησιμοποιούνται συνήθως σε μπαταρίες με καθόδους κατάλληλες για υπερπυκνωτές.
Ο συνδυασμός επέτρεψε στην μπαταρία να επιτύχει υψηλές χωρητικότητες αποθήκευσης και γρήγορους ρυθμούς φόρτισης-εκφόρτισης. Η μελέτη δείχνει ότι η μπαταρία μπορεί να είναι μια βιώσιμη εναλλακτική λύση επόμενης γενιάς σε σχέση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου.
Σχηματικές συνθετικές διαδικασίες ανόδου και καθόδου υλικών υψηλής χωρητικότητας/υψηλού ρυθμού για αποθήκευση υβριδικής ενέργειας ιόντων νατρίου (SIHES) και οι προτεινόμενοι μηχανισμοί αποθήκευσης ενέργειας. Συνθετικές διαδικασίες για (α) εξαιρετικά λεπτή άνοδο άνθρακα/γραφενίου με αιχμή θειούχου σιδήρου (FS/C/G) και (β) πορώδη υλικά καθόδου ζεόλιθου ιμιδαζολικού ζεόλιθου (ZDPC). (γ) Προτεινόμενοι μηχανισμοί αποθήκευσης ενέργειας ιόντων Na+ στην άνοδο FS/C/G και ιόντων ClO-4 στην κάθοδο ZDPC για ένα SIHES. Credit: KAIST Nano Materials Simulation
Συσκευή αποθήκευσης υβριδικής ενέργειας ιόντων νατρίου
Αποτελούμενο από τη νέας σχεδίασης άνοδο και κάθοδο, η πλήρης συναρμολογημένη κυψέλη σχηματίζει μια υβριδική συσκευή αποθήκευσης ενέργειας ιόντων νατρίου υψηλής απόδοσης, η οποία υπερβαίνει την ενεργειακή πυκνότητα των εμπορικών μπαταριών ιόντων λιθίου που διατίθενται στην αγορά . Σύμφωνα με τους ερευνητές, η συσκευή παρουσιάζει τα χαρακτηριστικά πυκνότητας ισχύος των υπερπυκνωτών.
«Η ανάπτυξη μιας υβριδικής μπαταρίας με υψηλή ενέργεια και υψηλή πυκνότητα ισχύος απαιτεί τη βελτίωση του αργού ρυθμού αποθήκευσης ενέργειας των ανοδίων τύπου μπαταρίας, καθώς και την ενίσχυση της σχετικά χαμηλής χωρητικότητας των καθοδικών υλικών τύπου υπερπυκνωτών», ανέφερε η ομάδα σε δήλωση.
Οι μπαταρίες νατρίου μπορούν να καλύψουν την αυξανόμενη ζήτηση για αποθήκευση ενέργειας
Η μπαταρία μπορεί να καλύψει μια αυξανόμενη ζήτηση για ηλεκτροχημικές συσκευές αποθήκευσης ενέργειας χαμηλού κόστους, με υψηλή πυκνότητα ενέργειας για μακροχρόνια λειτουργία με μία μόνο φόρτιση και πυκνότητα ισχύος γρήγορης φόρτισης, για να καλύψει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών που κυμαίνονται από κινητές ηλεκτρονικές συσκευές έως ηλεκτρικά οχήματα (EVs ) σε συστήματα δικτύου μεγάλης κλίμακας.
Επί του παρόντος, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας ιόντων νατρίου είναι φτωχά όσον αφορά την επαναφορτισιμότητα, καθώς έχουν χαμηλή πυκνότητα ισχύος, παρά το γεγονός ότι παρέχουν σχετικά υψηλή ενεργειακή πυκνότητα. Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο τύποι συστημάτων αποθήκευσης νατρίου, οι μπαταρίες ιόντων νατρίου (SIB) και οι πυκνωτές ιόντων νατρίου (SIC). Ως εκ τούτου, οι ερευνητές εστίασαν στα κύτταρα αποθήκευσης υβριδικής ενέργειας ιόντων νατρίου (SIHES).
Το SIHES μπορεί να χρησιμοποιήσει τα διαφορετικά δυναμικά παράθυρα καθόδων τύπου πυκνωτή και ανόδου τύπου μπαταρίας. Προσέλκυσε πολλή προσοχή επειδή αυτό το σύστημα αποθήκευσης, κατ' αρχήν, μπορούσε να επιτρέψει ταυτόχρονα υψηλή πυκνότητα ενέργειας και πυκνότητα ισχύος γρήγορης φόρτισης.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, το SIHES μπορεί να επιτύχει ενεργειακή πυκνότητα 247 Wh/kg και πυκνότητα ισχύος 34.748 W/kg. Ο καθηγητής Kang είπε ότι η έρευνα αντιπροσωπεύει μια σημαντική ανακάλυψη για την υπέρβαση των σημερινών περιορισμών των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας. Οραματίζεται ευρύτερες εφαρμογές για διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρικών οχημάτων.
Πιθανότατα θα είναι χρήσιμο για εφαρμογές γρήγορης φόρτισης που κυμαίνονται από ηλεκτρικά οχήματα έως έξυπνες ηλεκτρονικές και αεροδιαστημικές τεχνολογίες.ls.
Χάρη στο κανάλι μας στο Telegram, μπορείτε να ενημερώνεστε για τη δημοσίευση νέων άρθρων Οικονομικών Σεναρίων.
Το άρθρο Επαναφόρτιση μπαταριών σε δευτερόλεπτα: το αξιοσημείωτο αποτέλεσμα των μπαταριών νατρίου προέρχεται από Οικονομικά Σενάρια .
Αυτή είναι μια αυτόματη μετάφραση μιας ανάρτησης που δημοσιεύτηκε στο Scenari Economici στη διεύθυνση URL https://scenarieconomici.it/ricaricare-le-batterie-in-pochi-secondi-il-notevole-risultato-delle-batterie-al-sodio/ στις Mon, 22 Apr 2024 05:15:52 +0000.