Szeretnél pár perc alatt feltölteni egy elektromos motort?

A lítium-ion akkumulátorok a 2023-as évre teljesen általánossá váltak a járműgyártásban. Gyakorlatilag minden elektromos motorkerékpárban (és persze az autókban is) ilyeneket alkalmaznak a mérnökök. Nagyon jó az energia-leadásuk és rendkívül sok töltési cikluson keresztül nyújtanak stabil teljesítményt. Egyetlen komolynak nevezhető hibájuk, hogy a töltési idő még mindig viszonylag hosszú. Ez egy autónál kisebb baj, hiszen ott nagyobb akksikat alkalmazhatnak a mérnökök – így jelentősen hosszabbak a hatótávok is. A motoroknál azonban korlátozott a használható energiatárolók mérete és tömege – így rövidebb a hatótáv. 1-200 kilométer megtétele után az 1-1,5 óra töltési idő – főleg, ha találsz villámtöltőt mondjuk az Alpokban túrázva – pedig még nem az igazi. Most azonban lehetséges, hogy japán kutatók felfedezték a megoldást erre az anomáliára.

A témát talán elég annyira felületesen érinteni, hogy az közérthető legyen. A lényeg: a jelenleg használt akkumulátorokban a lítium-ion folyékony. Ez az oka a viszonylag lassú tölthetőségnek. A megoldás elvben egyszerű: a szilárd lítium-ion nagyságrendekkel gyorsabb energiafelvételt tesz lehetővé. Ez a kutatók számára nem újdonság. Csakhogy a szilárd akksikban amikor az elektródák között áramlik a lítium-ion, az az elektróda kitágulását és fizikai károsodását eredményezi. Így a működés instabil, sőt nem is biztonságos. Az elektromos járműipar fejlesztő mérnökei ezt régóta tudják.

Az úttörő felfedezés

A Yokohama Nemzeti Egyetem kutatói most fedezték fel, hogy amennyiben a szilárd lítium-ion akkumulátorban pozitív elektódaként lítium-titanátot és lítium-vanádiumot használnak, a jelenség gyakorlatilag megszűnik. A vanádium ugyanis taszító hatást fejt ki az oxigénre, vagyis képes ellensúlyozni az elektróda zsugorodását, amikor abból távozik a lítium. Ezen kívül az akkumulátor kapacitása 300 mAh grammonként, és ez 400 merítési-újratöltési ciklus alatt nem mutatott semmilyen csökkenést. Az elektromos járműipar fejlesztői szerint egy kiemelkedően ígéretes eredmény.

A kutatók szerint amennyiben a felfedezés eljut a gyártási szakaszig, az elektromos motorkerékpárok újratöltése néhány percre rövidülhet. Ehhez persze ténylegesen el is kell terjednie a szilárd lítium-ion akkumulátároknak. A fejlesztés ugyanis pillanatnyilag abszolút kísérleti fázisban van. Dolgozni kell az elektródák kémiai egyensúlyának optimalizálásán annak érdekében, hogy a szerkezeti instabilitást egészen elhanyagolható szintre minimalizálják. Én drukkolok a japán kutatóknak, hiszen egy ilyen áttörés lerombolhatná az utolsó akadályt az elektromos motorok teljes életképessége elől.

A forrásként szolgáló cikk eredetije a Nature Materials szakirányú oldalon jelent meg.