Régóta dolgoznak már azon a tudósok, hogy olyan akkumulátort fejlesszenek ki, ami nemcsak, hogy gyorsan tölthető, de jól bírja a strapát, és csak nagyon lassan veszít a kapacitásából. Ha ez utóbbit sikerülne megugrani, az az elektromos autózástól a repülésig minden közlekedési forma számára örömhír lenne, arról nem is beszélve, hogy a telepek ritkább cseréje az elektromos hulladék mennyiségét is segítene redukálni.
Most japán kutatók szolgáltak jó hírrel a tartósság terén: a Japán Fejlett Tudományos és Technológiai Intézet (JAIST) kutatói egy olyan vegyületet fejlesztettek ki – a pentafluorfenil-tiofén-imint, vagy rövidítve FPTI-t –, amely jelentős mértékben növeli a grafit anód védőrétegét, így az akkumulátor élettartama jelentősen megnövekedhet.
Ez a védőréteg – a Solid Electrolyte Interphase (SEI) – kritikus fontosságú az akkumulátor élettartama szempontjából. Lehetővé teszi a lítiumionok mozgását az elektrolit és az elektróda között, miközben korlátozza a nemkívánatos kémiai reakciókat. Amikor az SEI instabillá válik, aktív lítiumot köthet meg és növelheti az ellenállást, felgyorsítva a kapacitásvesztést.
A kutatók a munkájuk során 2 és 4 milligramm/milliliter koncentrációban adtak FPTI-t egy hagyományos lítium-ion akkumulátorban használt elektrolithoz. Azt találták, hogy az adalékanyag segített egy jobb vezetőképességgel bíró és stabilabb SEI létrehozásában a grafit felületén – írja az Interesting Engineering.
https://hvg.hu/tudomany/20260814_litium-ion-akkumulatorok-elettartamanak-javitasa
A vizsgálatok egyértelmű javulást mutattak. A kutatók azt találták, hogy a 2 milligramm/milliliter FPTI-t tartalmazó grafitcellák 1000 töltési ciklus után is megtartották maximális kapacitásuk 89,4 százalékát.Ha az FPTI koncentrációja 4 milligramm/milliliter volt, ez az eredmény 95,6 százalékra ugrott fel. Az adalékanyagtól mentes egységek – ezek alkották a kontrollcsoportot – esetében 1000 ciklus után csupán 62,7 százalékos kapacitást lehetett mérni. Itt 350 ciklus után már jelentős kapacitásvesztésről lehetett beszélni. Eredményeiket az Energy & Fuels című tudományos lapban publikálták.
A kutatók megpróbálták ezt a normál méretű akkumulátor esetében is, de itt a megoldás növelte az ellenállást a katódon és rontotta az egység teljesítménytét. Ehelyett az anyagot a SEI előkezelésére használták, a cellák pedig standard elektrolitot kaptak.
A kutatók ezután jelentős különbséget mértek a cellák teljesítményében. A 4 milligramm/milliliter FPTI-vel előkezelt grafitot használó cella körülbelül 233 Wh/kg energiasűrűséget ért el. A 2 milligramm/milliliter kezelés esetében nagyjából 192 Wh/kg-ot, míg a kontrollcsoportban körülbelül 130 Wh/kg-ot lehetett mérni.
A kutatók szerint a vizsgálat eredménye azt mutatja, az adalékanyagokat érdemesebb célzottan használni, a jelek szerint ugyanis így érhető el vele a legjobb hatás.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.
