آذرتیتر: به تازگی توجه زیادی به سوی سدیم (Na)، که بیش از ۵۰۰ برابر فراوان‌تر از لیتیوم (Li) است، معطوف شده که این به علت ساخت باتری سدیمی که در چند ثانیه شارژ می‌شود که به علت ظرفیت بالای سدیم جهت استفاده در فناوری باتری‌های یون سدیم است. با این وجود، باتری‌های یون سدیم موجود با محدودیت‌های اساسی از قبیل توان خروجی کم، ویژگی‌های ذخیره‌سازی محدود و زمان‌های شارژ طولانی‌تر مواجه هستند که توسعه نسل بعدی مواد ذخیره‌سازی انرژی را ضروری می‌کند.
یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دکتر جونگ کو کانگ از دپارتمان علوم و مهندسی مواد، باتری هیبریدی سدیم یون پر انرژی و پر قدرت با قابلیت شارژ سریع تولید کرده است.
نتایج این تحقیق به سرپرستی جونگ هوی چوی و دونگ وون کیم در نشریه Energy Storage Materials منتشر شده است. محققان در این مقاله جزییات ساخت آند تقویت شده با گوگرد را تشریح کردند که در آن از سولفید آهن رسانا با تبلور کم و سطح بالای اکسیژن استفاده شده است. ضمنا کاتد تقویت شده با چهارچوب‌های کربن غنی از مواد متخلخل سه‌بعدی هم ساخته شده که برای ذخیره‌سازی انرژی در باتری سدیم-یون با کارایی بالا قابل استفاده است.
این فناوری، سیستم ذخیره انرژی هیبریدی مواد آندی را که معمولا در باتری‌ها استفاده می‌شود با کاتدهای مناسب ابرخازن‌ها ترکیب می‌کند. این ترکیب به دستگاه اجازه می‌دهد هم به ظرفیت‌های ذخیره‌سازی بالا و هم نرخ شارژ/دشارژ سریع دست یابد و آن را به عنوان یک جایگزین مناسب برای نسل بعدی باتری‌های لیتیوم یونی قرار دهد.
با این وجود، توسعه یک باتری هیبریدی با انرژی بالا و چگالی توان بالا مستلزم بهبود نرخ ذخیره انرژی آندهای نوع باتری و ضمنا افزایش ظرفیت نسبتا کم مواد کاتدی ابرخازنی است.
برای حل این مشکل محققان از دو چهارچوب آلی فلزی متمایز به منظور سنتز بهینه باتری‌های هیبریدی استفاده کردند. این رویکرد باعث توسعه یک ماده آندی با سینتیک بهبود یافته از طریق گنجاندن مواد فعال در کربن متخلخل حاصل شد. علاوه بر این، یک ماده کاتدی با ظرفیت بالا سنتز شد و ترکیب مواد کاتد و آند امکان توسعه یک سیستم ذخیره‌سازی یون سدیم را فراهم کرد که تعادل را بهینه می‌کند و اختلافات در نرخ ذخیره انرژی بین الکترودها را به حداقل می‌رساند.
سلول کامل مونتاژ شده، متشکل از آند و کاتد تازه توسعه‌یافته، دستگاه ذخیره‌سازی انرژی یون سدیم هیبریدی با کارایی بالا را تشکیل می‌دهد. این دستگاه از چگالی انرژی باتری‌های لیتیوم یون تجاری فراتر رفته و ویژگی‌های چگالی ابرخازن‌ها را یکجا دارد. انتظار می‌رود که این باتری برای کاربردهای شارژ سریع از وسایل نقلیه الکتریکی گرفته تا دستگاه‌های الکترونیکی هوشمند و فناوری‌های هوافضا مناسب باشد.
منبع: خبرگزاری ایرنا