Másodpercek alatt feltölthetők a lítiumion akkumulátorok egy új gyártástechnológia révén
A feltalálók szerint forradalmasíthatja az akkumulátorgyártást az a technológia, melyet a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) egyik oktatója fedezett fel néhány kollégájával.
Túl lassúak az ionok?
A Nature tudományos magazinban publikált eljárás ezúttal nem nagyobb cellakapacitást ígér, és nincs köze a szakma által többé-kevésbé egyöntetűen az akkumulátorok új generációjának tekintett üzemanyagcellás megoldásokhoz sem. Az új akkumulátor-prototípus előnye, hogy gyakorlatilag másodpercek alatt feltölthető, ráadásul a jól bevált lítiumion technológiára épül, azaz olcsón előállítható.
A lítiumion akkumulátorok napjaink legelterjedtebb újratölthető áramforrásainak számítanak. Lítiumion-cellákból állnak egyebek mellett a noteszgépek vagy más hordozható eszközök (médialejátszók, telefonok, fényképezőgépek stb.) akkumulátorai, de ez a típus teljesít szolgálatot az új típusú hibrid vagy elektromos gépjárművekben is. Ezek az áramforrások a jelenleg ésszerű keretek közt elérhető legnagyobb energiasűrűségű megoldások, feltöltésük azonban kapacitástól függően hosszú percekig, vagy órákig tarthat.
A lassú töltés okát kutatók eddig az lítiumionok és az elektronok lassú mozgásában látták, Gerbrand Ceder, a MIT egyik kutatója kollégáival karöltve azonban mostani felfedezésével rácáfolt erre az elméletre: a tudósok számítógépes szimuláció segítségével korábban bebizonyították, hogy az elektronoknak és az ionoknak valójában rendkívül gyorsan kellene mozogniuk az akkumulátorok egyik legfőbb alkotóelemének tekintett lítium-vas-foszfátban.
Tempósabban is megy
A kutatók az újabb szimulációs kísérletek során jöttek rá arra, hogy az ionok az anyag szerkezeti felépítése miatt haladnak lassan: az anyag felszínén található mikroszkópikus méretű csatornák mentén sokkal gyorsabban mozognak az elektromos töltéssel rendelkező részecskék, mint az anyag belsejében. Ceder és tudóstársai ezért egy olyan struktúrát alkottak, mely ezeknek a csatornáknak a bejáratához irányítja az ionokat. Az így készült cella-prototípust kevesebb mint húsz másodperc alatt teljesen feltöltötték a kísérletek során -- a hagyományos technológiával készült párjánál ugyanehhez hat percre volt szükség.
A technológia további előnye a gyors feltöltésen túl, hogy ezek az akkumulátorcellák a töltést is jobban tartják mint a hagyományos kialakítású megoldások, melyeket a töltésvesztés miatt rendszerint felül kell méretezni. Ez Ceder és csapata szerint azt jelentheti, hogy a felfedezés révén nemcsak villámgyorsan feltölthető, hanem azonos kapacitás mellet a jelenlegieknél kisebb tömegű és méretű akkumulátorok készülhetnének a jövőben.Az új eljárás bevezetésére ráadásul nem is kellene sokáig várni, tekintve, hogy a alapvetően egy már bejáratott, elterjedt gyártási fázisra épül -- a feltaláló úgy véli, hogy az új anyagra épülő akkumulátorok két-három éven belül piacéretté válhatnak.