科学家们在电池技术领域取得了一项突破性进展，开发了一种新型的混合钠离子电池，它具有高功率和能量密度，能够实现快速充电。这项由韩国高等科学技术研究院（KAIST）的研究人员开发的应用，有望在电动汽车和其他先进技术中得到应用。

钠（Na）的储量比锂（Li）丰富500多倍，因此近年来在钠离子电池技术中引起了极大的兴趣。然而，现有的钠离子电池存在一些基本限制，包括较低的功率输出、受限的储能特性和较长的充电时间，这就需要开发下一代能源存储材料。

KAIST的研究人员宣布，由材料科学与工程系的Jeung Ku Kang教授领导的研究团队开发了一种高能量、高功率的混合钠离子电池，能够实现快速充电。这种创新的混合能源存储系统整合了通常用于电池的负极材料和适用于超级电容器的正极材料。这种组合使得设备能够实现高储能容量和快速充放电速率，使其成为锂离子电池的可行的下一代替代品。

为了解决高能量和高功率密度混合电池的开发问题，需要提高电池型负极的能量存储速率，同时增强超级电容器型正极材料的相对较低的容量。Kang教授的团队利用两种不同的金属有机框架对混合电池进行了优化合成。这种方法通过在金属有机框架衍生的多孔碳中加入细小的活性材料，提高了负极材料的动力学。

此外，还合成了高容量的正极材料，正极和负极材料的结合使得钠离子存储系统优化了平衡，并最小化了电极之间能量存储速率的差异。

组装的完整电池，包括新开发的负极和正极，形成了一种高性能的混合钠离子能源存储设备。该设备超越了商业锂离子电池的能量密度，并展示了超级电容器的功率密度特性。预计它将适用于从电动汽车到智能电子设备和航天技术的快速充电应用。

Kang教授指出，这种混合钠离子能源存储设备能够快速充电，并实现了247 Wh/kg的能量密度和34,748 W/kg的功率密度，这代表了克服当前能源存储系统限制的突破。他预计这种电池将在各种电子设备中得到更广泛的应用，包括电动汽车。

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参考资料：DOI： 10.1016/j.ensm.2024.103368