Une équipe de chercheurs met au point une batterie au sodium capable de se recharger rapidement en quelques secondes seulement
Une avancée pour surmonter les limites actuelles des systèmes de stockage de l'énergie
Le sodium (Na), qui est plus de 500 fois plus abondant que le lithium (Li), a récemment fait l'objet d'une attention particulière en raison de son potentiel dans les technologies de batteries sodium-ion. Cependant, les batteries sodium-ion existantes sont confrontées à des limitations fondamentales, notamment une puissance de sortie plus faible, des propriétés de stockage limitées et des temps de charge plus longs, ce qui nécessite le développement de matériaux de stockage d'énergie de nouvelle génération.
Figure 1. Procédures synthétiques schématiques des matériaux d'anode et de cathode à haute capacité et à haut débit pour un stockage d'énergie hybride sodium-ion (SIHES) et leurs mécanismes de stockage d'énergie proposés. Procédures de synthèse pour (a) l'anode de carbone/graphène dopé au sulfure de fer ultrafin (FS/C/G) et (b) la cathode de carbone poreux dérivé d'un cadre d'imidazolate zéolitique (ZDPC). (c) Mécanismes de stockage d'énergie proposés pour les ions Na+ dans l'anode FS/C/G et les ions ClO-4 dans la cathode ZDPC pour une SIHES.
KAIST Nano Materials Simulation and Fabrication Lab
Figure 2. Caractérisations électrochimiques des cellules complètes SIHES FS/C/G-20//ZDPC (gauche). Diagrammes de Ragone pour FS/C/G-20//ZDPC (ce travail) et d'autres dispositifs de stockage d'énergie électrochimique sodium-ion précédemment rapportés (à droite).
KAIST Nano Materials Simulation and Fabrication Lab
Le 11 avril, le KAIST (représenté par le président Kwang Hyung Lee) a annoncé qu'une équipe de recherche dirigée par le professeur Jeung Ku Kang du département de science et d'ingénierie des matériaux avait mis au point une batterie sodium-ion hybride à haute énergie et à haute puissance capable de se charger rapidement.
Ce système innovant de stockage d'énergie hybride intègre des matériaux anodiques généralement utilisés dans les batteries et des cathodes adaptées aux supercondensateurs. Cette combinaison permet au dispositif d'atteindre à la fois des capacités de stockage élevées et des taux de charge et de décharge rapides, ce qui le positionne comme une alternative viable à la prochaine génération de batteries lithium-ion.
Toutefois, le développement d'une batterie hybride à haute densité d'énergie et de puissance nécessite une amélioration du faible taux de stockage d'énergie des anodes de type batterie ainsi que l'amélioration de la capacité relativement faible des matériaux cathodiques de type supercondensateur.
Pour y répondre, l'équipe du professeur Kang a utilisé deux cadres métallo-organiques distincts pour la synthèse optimisée de batteries hybrides. Cette approche a permis de développer un matériau d'anode avec une cinétique améliorée grâce à l'inclusion de matériaux actifs fins dans du carbone poreux dérivé de structures métallo-organiques. En outre, un matériau de cathode à haute capacité a été synthétisé, et la combinaison des matériaux de cathode et d'anode a permis le développement d'un système de stockage sodium-ion optimisant l'équilibre et minimisant les disparités dans les taux de stockage d'énergie entre les électrodes.
La cellule complète assemblée, comprenant l'anode et la cathode nouvellement développées, forme un dispositif hybride de stockage d'énergie sodium-ion à haute performance. Ce dispositif dépasse la densité énergétique des batteries lithium-ion commerciales et présente les caractéristiques de la densité de puissance des supercondensateurs. Il devrait convenir à des applications de charge rapide allant des véhicules électriques aux appareils électroniques intelligents et aux technologies aérospatiales.
Le professeur Kang a noté que le dispositif hybride de stockage d'énergie sodium-ion, capable de se charger rapidement et d'atteindre une densité énergétique de 247 Wh/kg et une densité de puissance de 34 748 W/kg, représente une percée dans le dépassement des limites actuelles des systèmes de stockage d'énergie. Il prévoit des applications plus larges pour divers appareils électroniques, y compris les véhicules électriques.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Jong Hui Choi, Dong Won Kim, Do Hwan Jung, Keon-Han Kim, Jihoon Kim, Jeung Ku Kang; "Low-crystallinity conductive multivalence iron sulfide-embedded S-doped anode and high-surface area O-doped cathode of 3D porous N-rich graphitic carbon frameworks for high-performance sodium-ion hybrid energy storages"; Energy Storage Materials, Volume 68
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