Nem biztos, hogy a szilárdtest akku a megoldás

Az akkumulátoriparban a többség a szilárdtest akkumulátorokban látja a jövőt, ami elhozhatja a villanyautók és a hagyományos autók árparitását. Az Electrek Jeff Dahn kutatócsoportjának Nature tudományos magazinban közzétett cikke alapján foglalja össze a csoport legújabb eredményeit. A Dalhousie Egyetemen, a Tesla K + F csapatában és a Waterloo Egyetemen dolgozó csapat egy másik lehetséges utat mutat be, amivel elmozdíthatják a kutatást a szilárdtesttől az energiatakarékos Li-ion cellák felé.

Dahn, aki a Li-ion akkumulátor cellák kutatásának úttörője, elsősorban az energiasűrűség és tartósság növelésére összpontosít, közben természetesen szem előtt tartva a költségek csökkentését. 2016-tól Dahn a Tesla által alapított „NSERC / Tesla Canada Industrial Research” kutatócsoportjában végzi tudományos munkáját. Az utóbbi években számos közös kutatási eredményről számoltak be, ezek között a Tesla akkumulátor-technológiájára vonatkozó szabadalmakat is bejelentettek. A közelmúltban egy olyan új szabadalomról számoltak be, amely segíthet megelőzni a Tesla Li-ion akkumulátoraiban a cellák károsodását.

A csoport friss cikkében egy új, anód nélküli lítium-fém tasakos cellát mutat be, LiDFOB/LiBF4 folyékony elektrolittal.

„A lítium-fém anódos cellákat a jövő legmegfelelőbb technológiának tartják. Ezekkel nagyobb energiasűrűséget érhetnek el a jelenlegi lítium-ion akkumulátorokhoz viszonyítva. Számos kutató úgy véli, hogy a lítium-fém cellák esetében a lítium-ion akkumulátorokban alkalmazott folyékony elektrolitot szilárdtest elektrolittal kell leváltani, hogy hosszú távon fenn tudják tartani a stabil ciklusokhoz elengedhetetlen dendrit-mentes lítium-morfológiát. A kutatás során rámutattak, hogy az anódmentes lítium-fém, LiDFOB / LiBF4 folyékony elektrolittal rendelkező tasakos cellákat alkalmazva 90 töltési-kisütési ciklus után 80%-os kapacitást sikerült fenntartani, ami az eddig bemutatott leghosszabb élettartam a nulla többlet lítiumot tartalmazó cellák esetében. A folyékony elektrolitnak köszönhetően még 50 töltési-kisütési ciklus után is egyenletes, dendrit-mentes maradt a lítium-morfológia sűrűn csomagolt oszlopok esetén. Az NMR-mérések pedig kimutatták, hogy a kiváló lítium-morfológiáért felelős elektrolit-sók csak lassan fogynak a ciklusok során. ”

A Model 3 akkumulátor csomagja. Forrás: www.electrek.co

A csoport ismertette, hogyan sikerült megoldani azt a problémát, amely általában jelentkezik a grafit anód lítium fémmel való helyettesítésekor, anélkül, hogy szilárdtest elektrolitot használnának.
A sikerek az energiatakarékosabb és hosszabb élettartamú cellák lényegesen gyorsabb forgalomba hozását eredményezhetik, mint ami a szilárdtest akkumulátorok jelenlegi kutatási szintje alapján elvárható.

„A lítium-fém anód alkalmazhatóvá tételének másik lehetséges módja a szilárdtest elektrolitok használata. Sokan ezt tartják a legmegfelelőbb fejlesztési módszernek. A szilárdtest elektrolitok esetén azonban nem értek el sikereket a dendritek teljes megelőzésében, és egyelőre az sem világos, hogy ezek a technológiák mennyire lesznek kompatibilisek a jelenlegi lítium-ion gyártási infrastruktúrával, amelybe már milliárdokat fektettek be. Ha a folyékony elektrolitok alkalmazhatók lesznek biztonságos, hosszú élettartamú lítium-fém cellák létrehozásához, akkor a meglévő gyártóberendezések alkalmasak lesznek a nagy energiasűrűségű cellák gyors piaci bevezetéséhez. ”

A prototípus cellákkal elért sikerek alapján Jeff Dahn kutatócsoportja úgy véli, hogy sikerülhet áthelyezni a hangsúlyt a lítium-fém akkumulátorok szilárdtest elektrolit kutatásáról a folyékony elektrolitra.

Szűcs Gábor

2017 óta aktív villanyautós, a Villanyautósok Közösségének oszlopos tagja, a miskolci találkozók szervezője. Környezettudatos családapaként nem csak az autó üzemanyagát, de a háztartás fogyasztását is igyekszik otthon, a háztetőn (áram) és a kertben (zöldség, gyümölcs) megtermelni. Mert nem mindegy, hogy mit eszünk meg és milyen levegőt szívunk be.