Syntéza materiálu na nový typ anody (a) a katody (b). Kredit: KAIST Nano Materials Simulation and Fabrication Lab.

Sodík je více než 500krát běžnější než lithium. V poslední době si získal velkou pozornost kvůli možnému využití v sodík-iontových bateriích. Již existující sodík-iontové baterie toho ale zatím mnoho nepředvedly. Jejich parametry pokulhávají a nedělají z nich technologii pro 21. století. To by se teď ale mohlo změnit.

Jeung Ku Kang. Kredit: KAIST.

Výzkumný tým, který vedl Jeung Ku Kang z korejského výzkumného institutu KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology), vyvinul vysoce výkonnou hybridní sodík-iontovou baterii, kterou lze nesmírně rychle nabíjet. Jde o inovativní hybridní systém, který spojuje anodové materiály typické pro baterie s katodami vhodnými pro superkapacitory.

Tato kombinace umožnila, aby výsledný systém pojmul velké množství energie a zároveň se dokázal vybíjet i nabíjet vysokou rychlostí.

Elektrochemické parametry baterií. Kredit: KAIST Nano Materials Simulation and Fabrication Lab.

Aby Kang s kolegy spojili dva do značné míry protikladné typy materiálů do jednoho zařízení, využili dva různé MOFy (metal-organic framework) a optimalizovali jejich syntézu do výsledné baterie.

Spojením nového typu anody (FS/C/G, ultrafine iron sulfide-embedded S-doped carbon/graphene) a katody (ZDPC, zeolitic imidazolate framework-derived porous carbon) vznikl vysoce výkonný hybridní sodium-iontový článek. Překonává hustotu energie komerčních lithium-iontových baterií a jeho výkon se blíží superkapacitorům. Sodík-iontové baterie by se mohly prosadit v aplikacích, kde je poptávka po rychlém nabíjení, od elektrických vozidel až po chytrá elektronická zařízení a letecké technologie.

Kang uvádí, že jejich hybridní sodík-iontová baterie, která je schopná velmi rychlého nabití, uloží energii v hustotě 247 Wh/kg a nabízí výkon cca 34 748 W/kg  (až 34,748 W kg^-1 zdroj: Science Direct), představuje průlom v systémech pro ukládání energie. Pro takovou baterii by nemuselo být těžké nalézt si místo na trhu.

Video: Why Sodium-Ion Batteries Are The Best Solution For Electric Vehicles

Literatura

TechXplore 19. 4. 2024.

Energy Storage Materials April 2024.