Itt a “csodaelektrolit”! Megháromszorozódhat a villanyautók hatótávja?

Egy új elektrolitnak köszönhetően a lítiumion-akkumulátor sokkal több energiát tud tárolni, és jól tűri a hideget.

Dupla, sőt tripla

Éghajlattól és időjárástól független áramforrásokat ígér az a hatékony elektrolit, amelyet egy kínai kutatócsoport állított elő. Ezzel szélsőséges körülmények közt is megnő a lítiumos (Li-ion) akkumulátorok teljesítménye. A tudósok szerint szobahőmérsékleten az újfajta – hidro-fluor-karbon (HFC) alapú – eleggyel működő akkuk energiasűrűsége két-háromszor nagyobb a hagyományos változathoz képest.

Ez pedig utat nyit a jóval hatékonyabb energiatárolás előtt, aminek nagy hatása lehet. Gondoljunk csak az elektromos járművekre, a nap- és szélenergiával generált áram tárolására. De az e-autók mellett az új technológia felturbózná többek közt az okostelefonok, drónok, robotok teljesítményét is.

Különösen előnyös az új elektrolit rendkívül hideg környezetben, ahol a mai Li-ion áramforrás gyakran csődöt mond. Így növelheti a műholdak és űrhajók üzembiztonságát, emellett az Antarktiszon vagy a tenger mélyén dolgozó kutatójárművek hatótávja is megugrana.

Mint minden kémiai akkumulátor, így a lítiumos is elektrolitot használ – olyan folyékony közeget, amely lehetővé teszi az ionok áramlását két pólus, a pozitív és negatív elektródák között. Így tudjuk árammá alakítani az eltárolt kémiai energiát. Li-ion telepekben az elektrolit általában nitrogén- és oxigénbázisú vegyület, mert ez hatékonyan oldja a lítiumsókat.

Legyőzni a lassító hideget

Csakhogy a mai elektrolitok érzékenyek a hőmérsékletre. Hidegben nő a folyadék belső súrlódása (viszkozitása), és lelassul a töltésátvitel. Emiatt az aksi kevesebb energiát tud leadni, tovább tart feltölteni, és elvész a kapacitás egy része. Ezért nagy hidegben gyorsan lemerülnek az akkuk. Sőt ha 0 °C alatt töltjük fel őket, olykor tönkre is mennek.

Erre nyújt megoldást a szintetikus HFC-alapú elektrolit, mivel hidegtűrő: kisebb a viszkozitása kemény fagyban. Így még mínusz 70 °C alatt is hatékony működést biztosít.

Az új elegy másik kiemelkedő tulajdonsága a nagy energiasűrűség – tehát az a töltésmennyiség, amit egységnyi tömegre vetítve tárolni tud az akku. Olyan cellákat hozott létre a kutatócsoport, amelyek szobahőmérsékleten 700 wattóra/kg (Wh/kg) értéket mutattak. Míg –46 °C-on a cellák energiasűrűsége 400 Wh/kg.

Összehasonlításul a Tesla villanyautók akkucsomagja (típustól függően) 160–300 Wh/kg értéket produkál szobahőmérsékleten. Ám ez kevesebb mint a felére esik, ha a hőmérséklet –20 °C alá süllyed. Tehát ugyanakkora akkuval az e-járművek hatótávja akár a triplájára nőhet, a mobilkészülékek üzemideje úgyszintén – emeli ki a tanulmány egyik szerzője, Li Yong, aki a SISP (Sanghaji Űrenergia-források Intézete) kutatója.

Fontos megjegyezni, hogy az új elektrolit extrém forróságban kevésbé hatékony, bár ez csak 100 °C fölött lép fel. A sorozatgyártás megkezdését 2026 végére tervezi az említett kínai intézet egy űripari céggel karöltve.

Hűtésre már használjuk

Széles körben alkalmazzák a HFC-t (hidro-fluor-karbon), de nem elektrolit gyanánt, hanem gáznemű-cseppfolyós hűtőközegként. Ezzel működnek a fagyasztók, hűtőgépek légkondicionálók és hőszivattyúk. Ugyanis környezetkímélőbb, mint a korábbi ózonkárosító hűtőgázok (pl. CFC, HCFC). Ezzel együtt a HFC-k üvegházhatása erőteljes. Elektrolitként elegyítve viszont kevésbé okozhatnak veszélyt.

Forrás: haszon.hu Kép: illusztráció AI