Új előnyöket hozhat a cink az akkumulátorgyártásba

A cink felhasználása akkumulátorokban nem új keletű dolog, gondoljunk csak az apró, gombelem méretű cink-levegő aksikra, vagy a ceruzaelem (AA) méretű nikkel-cink cellákra, amelyek a hagyományosnak számító nikkel-metálhidrid 1,2 V-os cellafeszültségével szemben 1,6 voltos kapocsfeszültségűek, így egy vagy két elemes eszközökben hatékonyabban alkalmazható.

fotó: Alchemist-hp/Wikimedia Commons

Az akkumulátorgyártás azonban manapság leginkább a nagy energiasűrűségű és nagy kapacitású tárolás területén kell előrelépjen, hiszen mind a villanyautók, mind az épületeken belül használt (korlátozott méretű) hálózati energiatároló akkumulátorok esetében fontos, hogy viszonylag kis térfogattal nagy mennyiségű energia legyen tárolható. Természetesen az energiasűrűség tekintetében a babér jelenleg a lítium alapú akkumulátoroké, de a szilárdtest-akkumulátorok fejlesztése pontosan azt a célt szolgálja, hogy még nagyobb energiasűrűséget érhessenek el, amely az elektromos autók esetében kiemelten fontos.

Ezt kell tudnod a szilárdtest-akkuról

A cink viszont nem az extra magas energiasűrűség elérésénél jön képbe, mégis új lendületet adhat az akkumulátor fejlesztésnek.

Jóllehet, a cink-levegő akkuk elvi maximális energiasűrűsége akár az 1000 Wh/kg-ot is meghaladhatja (de gyakorlatban még itt azért nem járunk), a fő előny ebben az esetben a magas számú tölthetőség, ami akár 20.000 ciklust is magába foglalhat. A cink-mangán akkumulátor esetében a ciklusok száma a kisütés mértékétől függ, de jó menedzsmenttel ez is elérheti a tízezer ciklust, ára pedig töredéke a lítium-ion akkukénak, ráadásul a cink alapú akkuk sokkal nagyobb hőmérsékleti tartományban működtethetők, így alkalmasabbak lehetnek kültéri energiatárolókhoz anélkül, hogy komoly klimatizálás volna szükséges. Nem véletlen, hogy az ausztrál Redflow is cink alapú, egészen pontosan cink-bróm kémiájú akkumulátorokat használt a 2 MWh kapacitású, Kaliforniában telepített akkumulátor parkjának elkészítése során. New York-ban pedig cink-levegő akkumulátorokból építenek 100 kW teljesítményű, 1,5 MWh kapacitású akkumulátor állomásokat lakások energiaellátásának biztosítására, amelyeket hosszú távú energiatároláshoz használnak majd (az elérhető tárolási idő és kapacitás az elektrolit-tank méretével könnyen változtatható). Ezek az akkumulátorok azon kívül, hogy fajlagos költségük kedvező (~45 dollár/kWh), egyáltalán nem tűzveszélyesek, így nagyon biztonságosak, ráadásul minimális karbantartást igényelnek csak és élettartamuk elérheti a 20 évet is.

Cink-levegő cella, forrás: Zinc8

A cink alapú akkumulátorok fejlesztése több irányban zajlik tehát, ahol a fő cél nem a minél nagyobb energiasűrűség, azaz nem a villanyautókba szánt akkuk terén akarnak így előrébb lépni, hanem az, hogy minél több töltési ciklust elviseljen az akkumulátor és minél kisebb költséggel, minél hosszabb ideig lehessen az ilyen akkumulátorokat használni. A kedvező előállítási költség, az elérhető kapacitás és a jelentéktelen degradáció egyértelműen a hálózati energiatárolókban való használatra teszi alkalmassá, olyan helyeken, ahol magas környezeti hőmérsékletet is el kell viseljenek a cellák, ugyanakkor fontos, hogy a telepítés és karbantartás ne kerüljön sokba.

A cink alapú akkumulátorok több paramétere is könnyen változtatható, ha kell, növelhető a kapacitás, ha kell, növelhető a kivehető teljesítmény, de a tárolás időtartama is változtatható, ahogy a kémiával az élettartam is. Persze itt is minden mindennel összefügg, mindenre tökéletes megoldást a cink akkuk sem adnak, de az igények igen széles spektruma fedhető le a különböző cink akkumulátorokkal, amelyeket még csak most kezdenek igazán fejleszteni.

Irházy Róbert