A lítium-ion akkumulátorok napjainkban szinte minden elektronikai eszközben ott vannak, jellemzően ezek találhatók meg az okostelefonokban is. Azt pedig valószínűleg mindenki tapasztalta már, hogy az idő előrehaladtával ezek a telepek egyre kevesebbet bírnak egy töltéssel, míg végül – nagyjából 80 százalékos kapacitásnál – csereéretté válnak.
A kínai Fudan Egyetem kutatói most kifejlesztettek egy új módszert, mellyel 1500-ról akár 12 000 töltési ciklusra is növelhető a lítium-ion akkumulátorok élettartama. A kutatók között vegyészek, molekuláris mérnökök, anyagtudósok is voltak, eredményeiket pedig a Nature tudományos folyóiratban publikálták.
Mint az Interesting Engineering kifejti: a hagyományos lítium-ion telepek négy fő komponensből állnak. Ezek az anód, a katód, egy szeparátor, valamint a lítium-ionokkal töltött elektrolitok. Normál működés közben a lítium-ionok az anód és a katód között vándorolnak, így adják át az energiát.
Igen ám, de idővel egyes lítium-ionok lerakódásokat hagynak maguk után, amit a tudósok csak „halott lítiumnak” neveznek. Ez a lerakódás csökkenti a lítium-ionok koncentrációját az elektrolitban, melynek eredményeképp csökken a telep töltésmegtartó képessége. Ekkor ér el a telep az – újkorához képest – 80 százalékos kapacitást, tehát gyakorlatilag használhatatlan lesz.
A kínai tudósok azonban rájöttek, hogy ennek a degradációnak a lefolyása olyan, mint egy betegségé: egy kulcsfontosságú rész elromlik, de a rendszer többi eleme továbbra is működőképes marad. Így hát a hibás rész azonosítása és kezelése is megoldható, és ki is dolgoztak egy olyan módszert, mellyel a már elfáradt telepek működése helyreállítható – ehhez ki is fejlesztettek olyan speciális anyagokat, melyek helyreállítják a lítium-ionokat, meghosszabbítva a telepek élettartamát.
Egy ehhez szükséges, úgynevezett hordozómolekula kifejlesztése azonban komoly kihívás volt a kutatók szerint. Ezt kell az elhasználódott telepbe juttatni, és számos kritériumnak kell megfelelnie. Például annak, hogy fel tudjon oldódni az elektrolitban, a telep működésének megzavarása nélkül – de a többi akkumulátor-alkotóelemmel is kompatibilisnek kell lennie.
Végül, a mesterséges intelligenciát is bevonva megtalálták a megfelelő molekulát – LiSO₂CF₃ –, ami amellett, hogy remekül alkalmazható erre a feladatra, még olcsó is. Ezt csak be kell fecskendezni oda, ahol a telep aktív lítium-ionjai vannak; ezzel kis mennyiségű gázt szabadít fel, és kész is, már lehet is újratölteni az akkumulátort.
A tesztek alapján az előrelépés jelentős, 1500-ról 12 000-re nőhet a telepek átlagos töltésszáma, ami lényegesen kevesebb elhasználódott, hulladékakkumulátort eredményezhet a jövőben.
Hogy a gyakorlatban mikor tűnhet fel a megoldás a kereskedelmi forgalomba kerülő akkumulátorokban, az egyelőre nem ismert.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.
