Gránátalma ihlette akkumulátorok jöhetnek

Az anód alegységeinek gránátalma-magokhoz hasonló elrendezése jelentheti a megoldást a szilícium anyagú akkumulátorok legnagyobb problémájára, az anód ismételt megduzzadása és összehúzódása nyomán jelentkező teljesítményromlásra.

Gránátalma ihlette akkumulátorok jöhetnek

Egészen újfajta felépítésű akkumulátorral álltak elő a Stanford kutatói, amely megoldhatja szilícium akkukban való használatának számos problémáját. A szilícium nanorészecskékből készült anódokat erős szénből álló héjjal vették körbe, és az így készült kerekded egységek úgy sorakoznak egymás mellett, mint a gránátalma magjai.

„Bár néhány kihívás még akad, az új dizájn hatalmas lépést jelenthet a kisebb, könnyebb és jobb, szilícium anódokat használó akkumulátorok felé” – mondja Yi Cui, a kutatás vezetője. „A kísérletek alapján az új elrendezésnek köszönhetően ezer töltési ciklus után is 97 százalékos kapacitással számolhatunk, ami bőven megfelel a kereskedelmi forgalomba kerülés kívánalmainak.”

A jelenlegi lítiumion-akkumulátorok többségében grafit anódok vannak, a szilíciumból készült változat viszont tízszer akkora töltésmennyiség tárolására alkalmas. Az anyag használatával az a legnagyobb probléma, hogy a szilícium töltődés közben megduzzad, a töltésleadással pedig összehúzódik, a fizikai változást viszont nagyon rosszul bírja, ennek eredményeként pedig minden egyes töltési ciklussal romlik a hatékonysága. A töredezett szilícium ráadásul reakcióba lép az elektrolittal is, ami tovább csökkenti az akku hatásfokát.

Cui kutatócsoportja a töredezés problémáját úgy oldotta meg, hogy olyan apró szilícium nanodrótokból, illetve nanorészecskékből hoztak létre az anódokat, hogy azok kisebb darabokra már nem képes törni. Ezeket aztán apró szén tokokba helyezték, amelyekben a szilícumnak van helye megduzzadni a töltésfelvétel során. A kutatók a munka legutóbbi szakaszában egy mikroemulziós technológiával nagyobb egységekbe gyűjtötték össze a szén tokba helyezett anódokat, majd az egészet még egy réteg szénnel vonták be. Ez egyrészt összetartja az alegységeket, másrészt az egyes „magok” tokjaival együtt biztosítja a töltésáramlás megvalósulását.

A „gránátalmák” szabad szemmel alig láthatók, nagyobb tömegben viszont finomszemű, fekete port képeznek. A port egy megfelelő alapra kenik a kutatók, és tulajdonképpen ez lesz az akkumulátor anódja. A labortesztek alapján a módszerrel készült akkuk abszolút versenyképesek a jelenleg használatos rendszerekkel, sőt: sokkal jobbak is lehetnek ezeknél. Egyelőre a gyártási folyamat kissé bonyolult és drága ugyan, de a szakértők már dolgoznak a megoldáson. Egyik lehetséges költségcsökkentő opcióként a rizspelyva felhasználása jött szóba, amely elmondásuk szerint könnyen szilícium nanorészecskékké alakítható.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward