Forscher am Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) haben eine leistungsstarke Hybrid-Natrium-Ionen-Batterie entwickelt, die sich schnell auflädt und eine beeindruckende Energiedichte bietet.
Dieser revolutionäre Prototyp nutzt Natrium (Na), ein chemisches Element, das über 1000-mal häufiger vorkommt und billiger ist als Lithium (Li), der Hauptbestandteil herkömmlicher Batterien.
Im Allgemeinen unterliegen Natrium-Ionen-Batterien Einschränkungen wie einer geringeren Leistungsabgabe, begrenzten Speichereigenschaften und längeren Ladezeiten. Das innovative Batteriedesign unter der Leitung von Professor Jeung Ku Kang vom Department of Materials Science and Engineering am KAIST bekämpft bestehende Einschränkungen von Natriumionenbatterien, indem es die in herkömmlichen Batterien verwendeten Anodenmaterialien mit den für Superkondensatoren verwendeten Kathoden in einem Hybridsystem integriert. Das Ergebnis soll eine hohe Speicherkapazität und schnelle Lade-Entladeraten liefern.
Mehrere Möglichkeiten
Die Entwicklung der Hybridbatterie hing von der Verbesserung der Energiespeicherrate von Batterieanoden und der Steigerung der relativ geringen Kapazität von Kathodenmaterialien vom Superkondensatortyp ab.
Das Forschungsteam am KAIST nutzte zwei unterschiedliche metallorganische Gerüste, um eine optimierte Synthese von Hybridbatterien zu schaffen, die zu einem Anodenmaterial mit verbesserter Kinetik und einem Kathodenmaterial mit hoher Kapazität führte.
Berichten zufolge übertrifft der vollständig zusammengebaute Hybrid-Natrium-Ionen-Energiespeicher die Energiedichte kommerzieller Lithium-Ionen-Batterien und entspricht den Leistungsdichteeigenschaften von Superkondensatoren. Professor Kang sagt, dass diese neue Batterie mit einer Energiedichte von 247 Wh/kg und einer Leistungsdichte von 34.748 W/kg in einer Reihe von Branchen eingesetzt werden könnte, darunter Elektrofahrzeuge, intelligente Elektronik und Luft- und Raumfahrttechnologien.
Die Ergebnisse dieser von den KAIST-Doktoranden Jong Hui Choi und Dong Won Kim gemeinsam verfassten Forschungsarbeit wurden in der internationalen Fachzeitschrift Energy Storage Materials unter dem eingängigen Titel „Low-crystallinity leitfähige multivalenzeisensulfid-eingebettete S-dotierte Anode und“ veröffentlicht O-dotierte Kathode mit großer Oberfläche aus dreidimensionalen porösen N-reichen graphitischen Kohlenstoffgerüsten für leistungsstarke Natrium-Ionen-Hybrid-Energiespeicher.“
