Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nde (KAIST), Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nden Profesör Jung Koo Kang liderliğindeki bir araştırmacı ekibi, pil teknolojisi alanında bir atılım gerçekleştirdi. Bilim insanları, hızlı şarj olabilen ve etkileyici bir enerji yoğunluğuna sahip, yüksek performanslı bir sodyum iyon hibrit pil geliştirdi.
Bu prototip ile mevcut lityum iyon piller arasındaki temel fark, lityum (Li) yerine sodyum (Na) kullanılmasıdır. Sodyum daha yaygın ve erişilebilir bir kimyasal elementtir – doğadaki rezervleri lityumdan 1000 kat daha fazladır, bu da bu tür pillerin üretimini çok daha ekonomik hale getirir.
Bununla birlikte, geleneksel sodyum iyon piller, lityum iyon muadillerine kıyasla daha düşük güç çıkışı, sınırlı enerji depolama yetenekleri ve daha uzun şarj süreleri dahil olmak üzere bir dizi sınırlamayla karşı karşıyadır. Güney Koreli bilim adamlarından oluşan bir ekip, yenilikçi bir tasarım çözümü sayesinde bu eksiklikleri ortadan kaldırmayı başardı.
Araştırmacılar, geliştirme aşamasında, geleneksel lityum iyon pillerde kullanılan anot malzemelerini süper kapasitörlerde kullanılan katotlarla birleştirerek bunları tek bir hibrit sistemde birleştirdi. Bu yaklaşım, aynı anda yüksek şarj ve deşarj hızlarıyla yüksek depolama kapasitesine ulaşmayı mümkün kıldı.
Hibrit pil oluşturmadaki temel görev, pil tipi anotların enerji depolama oranını arttırmak ve süper kapasitör tipi katot malzemelerinin nispeten düşük kapasitesini arttırmaktı. Bu sorunu çözmek için KAIST araştırma ekibi iki farklı organometalik yapı kullandı; bu da sonuçta geliştirilmiş kinetiğe sahip bir anot malzemesinin ve yüksek kapasiteli bir katot malzemesinin optimize edilmiş sentezine yol açtı.
Bilim insanlarına göre, tamamen monte edilmiş hibrit sodyum-iyon enerji depolama cihazı, ticari lityum-iyon pillerin performansını aşan kilogram başına 247 watt-saatlik bir enerji yoğunluğu sergiledi. Aynı zamanda kilogram başına 34.748 watt’lık güç yoğunluğu süper kapasitörlerin özelliklerine tekabül ediyor. Böylece yeni gelişme, yüksek enerji yoğunluğu ile hızlı şarj ve deşarj yeteneğini birleştiriyor.
Yenilikçi bataryanın yaratıcıları, elektrikli araçların üretimi, akıllı elektronikler ve ayrıca havacılık alanı da dahil olmak üzere birçok sektörde geniş uygulama alanı bulabileceğine inanıyor. Bu çalışmanın sonuçları uluslararası bilimsel dergi Energy Storage Materials’da yayınlandı.