به‌دنبال راه‌حلی برای مشکلات باتری گوشی، لپ‌تاپ یا حتی خودروهای الکتریکی هستید؟ محققان مؤسسه علم و فناوری پیشرفته کره جنوبی (KAIST) خبر خوبی برای شما دارند! آن‌ها موفق به ساخت یک باتری هیبریدی سدیم-یون با کارایی بالا شده‌اند که با سرعتی حیرت‌انگیز شارژ می‌شود و از تراکم انرژی فوق‌العاده‌ای برخوردار است.
به گزارش گجت نیوز، این نمونه اولیه انقلابی از عنصر سدیم (Na) استفاده می‌کند که ماده‌ای شیمیایی با فراوانی بیش از 1000 برابر لیتیوم (Li) است (عنصر اصلی تشکیل‌دهنده باتری‌های رایج). درضمن، سدیم بسیار ارزان‌تر از لیتیوم هم هست.
به‌طور کلی، باتری‌های سدیم-یون با محدودیت‌هایی مانند خروجی انرژی پایین‌تر، قابلیت ذخیره‌سازی محدود و زمان شارژ طولانی‌تر مواجه هستند. اما طراحی نوآورانه این باتری به رهبری پروفسور جونگ کو کانگ، استاد دانشکده مهندسی و علوم مواد در KAIST، با ادغام مواد آندی (قطب منفی) رایج در باتری‌های معمولی با کاتدهای (قطب مثبت) مورد استفاده در سوپرخازن‌ها در یک سیستم هیبریدی، محدودیت‌های موجود در باتری‌های سدیم-یون را پشت سر گذاشته است. گزارش‌ها حاکی از آن است که این باتری جدید، ظرفیت ذخیره‌سازی بالا و سرعت شارژ و دشارژ فوق‌العاده‌ای را ارائه می‌دهد.
توسعه این باتری هیبریدی بر بهبود سرعت ذخیره‌سازی انرژی آندهای نوع باتری و افزایش ظرفیت نسبتاً پایین مواد کاتدی نوع سوپرخازن متمرکز بود.
تیم تحقیقاتی KAIST با استفاده از دو چارچوب فلزی-آلی مجزا، موفق به سنتز بهینه باتری‌های هیبریدی شد. این فرآیند منجر به تولید ماده آندی با سینتیک (سرعت واکنش) بهبود یافته و ماده کاتدی با ظرفیت بالا شده است.
گزارش‌ها نشان می‌دهند که دستگاه ذخیره‌سازی انرژی هیبریدی سدیم-یون کاملاً مونتاژ شده، از تراکم انرژی باتری‌های تجاری لیتیوم-یون فراتر می‌رود و با ویژگی‌های تراکم توان سوپرخازن‌ها مطابقت دارد.
پروفسور کانگ می‌گوید این باتری جدید با تراکم انرژی ۲۴۷ وات ساعت بر کیلوگرم و تراکم توان ۳۴۷۴۸ وات بر کیلوگرم، می‌تواند در صنایع مختلفی از جمله خودروهای الکتریکی، وسایل الکترونیکی هوشمند و فناوری‌های هوافضا مورد استفاده قرار بگیرد.
یافته‌های این تحقیق که با همکاری دانشجویان دوره دکتری KAIST، جونگ هوی چوی و دونگ وون کیم انجام شده، با عنوان جذاب «آند دوپ شده سولفید آهن چند ظرفیتی با هدایت‌پذیری پایین بلورینگی و کاتد با سطح ویژه بالا و دوپ‌شده اکسیژن از چارچوب‌های کربنی گرافیتی غنی از نیتروژن متخلخل سه‌بعدی برای ذخیره‌سازی انرژی هیبریدی سدیم-یون با کارایی بالا»، در مجله بین‌المللی Energy Storage Materials منتشر شد.