Így növelhető a lítium-ion akkumulátorok energiája

Az elektromos járművek hatótávolsága az akkumulátor teljesítményétől függ, ezért is fontos az elemek folyamatos fejlesztése. Egy kutatás segítségével most növelhetik a lítium-ion akkumulátorok töltési és kisütési sebességét, valamint energiasűrűségét. A fejlesztéseknek köszönhetően emellett tartós teljesítményt képesek elérni az akkumulátorok élettartamában.

Az elektromos modellek töltési ideje és akkumulátoraik élethossza számos tényező függvénye. Az elektromos járművek piacát jelenleg a lítiumion-akkumulátorok uralják – a folyamatosan zajló kutatásoknak köszönhetően azonban még tovább fejleszthetik a töltési sebességet és az elemek élettartamát.

Az olyan paraméterek, mint az élettartam, a biztonság, a költséghatékonyság, az energia, vagy a terhelhetőség elengedhetetlen tulajdonságok a megfelelő elemtípusok fejlesztésének mérlegelése során. A General Motors elektromos platformját például az Ultium akkumulátorrendszer hajtja – egy lítium-ion alapú cella, amely 50 és 200 kilowattóra közötti kapacitást kínál, és akár 640 kilométeres hatótávolságot is lehetővé tesz teljes feltöltéssel. A gyártó első teljes elektromos járművének – a 2022-es GMC Hummer EV-nek – az energiáját az Ultium akkumulátor adja.

Egy koreai kutatás hozhat áttörést

A lítium-ion akkumulátorok kutatásának egyik megoldatlan területe, hogy miként lehetne nagyobb energiát előállítani a töltési és kisütési idő jelentős redukálásával, anélkül, hogy csökkentenék az elektród anyagok szemcseméretét – a részecskeméret csökkentésével ugyanis az a probléma, hogy csökkenti az elemek térfogati energiasűrűségét.

A koreai Pohang Tudományos és Technológiai Egyetem anyagtudományi kutatói kifejlesztettek egy módszert a lítium-ion akkumulátorok élettartamának meghosszabbítására. A kutatók elmondták, hogy amikor a töltés és kisütés során a fázisátmenetben egy közbenső fázis képződik, akkor több energiát lehet előállítani anélkül, hogy az energiasűrűséget elveszítenék vagy a részecskeméretet a gyors töltés és kisütés útján csökkentenék.

Az úgynevezett pufferelő közbenső fázis lehetővé teheti egy hosszabb élettartamú lítium-ion akkumulátor kifejlesztését. A módszer segítségével létrehozhatnak és megnövelhetnek egy új fázist a részecskéken belül, ami a kutatók szerint javítja a lítium részecskébe történő beillesztésének és eltávolításának sebességét. A közbenső fázis képződése viszont jelentős mértékben növelheti a cella töltési és kisütési sebességét – ugyanis homogén elektrokémiai reakciót hoz létre az elektródában.

A kutatócsoport által előállított lítium-ion elektródák 6 perc alatt akár 90 százalékra is feltöltenek – ez ígéretesnek mutatkozik a nagyobb teljesítményű akkumulátorok fejlesztésében – olvasható a Machine Design oldalán.

autopro.hu