Az amerikai Cornell Egyetem kutatócsoportja olyan új lítium akkumulátort fejlesztett, amely mindössze öt perc alatt képes feltölteni. Az akkumulátor töltési idejének csökkentése segíthet az akkumulátorok méretének és ezáltal az elektromos járművek költségeinek csökkentésében, ezáltal növelve azok elterjedtségét.
Jelenleg a leggyorsabb kereskedelmi töltő nagyjából 30 perc alatt képes feltölteni egy elektromos autót. Bár ez jelentős előrelépés az otthoni töltők 8 órás ciklusához képest, az e-autók széles körű elterjedéséhez még kevés. Ha viszont egy akkut öt perc alatt fel tudunk tölteni, akkor kisebb hatótávolságú akkumulátorokkal is megelégedhetnénk. Igaz, többször kellene tölteni, de mindez hozzájárulna az elterjedtség növeléséhez.
A kutatók az új akkumulátor fejlesztésekor az ionok elektrolitokban való mozgására és kristályosodásukra összpontosítottak a fém anódokon. Elsősorban alacsony Damköhler-számú anyagokat kerestek, amelyek gyors szállítási sebességgel rendelkeznek. Végül egy lágy fémre, az indiumra esett a választásuk. Az indium anódja ugyanis sima lítium elektrolitikus leválást mutatott, míg más anódanyagokból dendritek (apró fémdarabkák, amelyek egyenetlenné teszik a felületet) nőhetnek, amelyek befolyásolják az akkumulátor teljesítményét.
Az indiumot a kereskedelemben alacsony hőmérsékletű forrasztóanyagként használják az indium-ón-oxid, a napelemek és érintőképernyők bevonóanyagának előállításához. A kutatók megállapították, hogy a fémnek nagyon alacsony az energiahatára, ami segíthet az iondiffúzió sebességének beállításában. Emellett jó csereáram-sűrűséggel rendelkezik, ami az ionok redukciós rátáját jelenti az anódon. E két tényező kombinációja gyors töltést és hosszú ideig tartó tárolást eredményez.
A legfontosabb újítás az, hogy felfedeztek egy olyan tervezési elvet, amely lehetővé teszi, hogy a fémionok az akkumulátor anódján szabadon mozogjanak, megtalálják a megfelelő konfigurációt, és csak ezután vegyenek részt a töltéstárolási reakcióban. A végeredmény az, hogy az elektród minden töltési ciklusban stabil morfológiai állapotban van. Pontosan ez adja új gyorstöltő akkumulátorainknak azt a képességet, hogy több ezer cikluson keresztül ismételten tölteni és kisütni tudjanak.
Mindez nagyon szépen hangzik, ám több probléma is van vele. A kutatók egyelőre laboratóriumi körülmények között állították elő az új akkumulátort. Másrészt az indium nagyon nehéz fém, és a kutatók saját bevallása szerint sem biztos, hogy alkalmas az akkumulátorcsomagok készítésére. A tudósok ezért most más könnyű anyagok felfedezésén dolgoznak, amelyek ugyanazt a szerepet tölthetnék be, mint az indium.
Forrás: Cornell University /Cell
A borítókép illusztráció, forrás: Adobe Stock
