5 feltörekvő akkumulátor technológia

Ahogy azt hallhatjuk a hírekben az elektromos járművek kezdenek egyre nagyobb teret hódítani. A 20. század elején az Egyesült Államokban a forgalomba lévő autók ¼-e elektromos volt, azonban az 1920-s évekre ezek teljesen eltűntek. Az elektromos autók leváltása annak volt köszönhető, hogy az akkumulátorok hatótávolsága és teljesítménye jóval alulmaradt a belső égésű motorokkal szemben. Ráadásul az elektromos autók a jóval drágábbak is voltak mint benzines társaik. Az akkumulátor technológia minden bizonnyal fejlődött az elmúlt időben, de ugyanezeket a problémák még ma is fennállnak. Sok kutatás és fejlesztés folyik az akkumulátor technológiával kapcsolatban, hogy javítsák azok teljesítményét.

Lássuk mi a legújabb innovációk az akkumulátor technológiában és mit jelentenek ezek az előre lepések az elektromos járművek piacán.

1. Lítium-ion akkumulátorok

A lítium-ion akkumulátorok jelenleg a leggyakrabban használt akkumulátor típus az elektromos járművek többségében és valószínűleg meghatározó marad a következő évtizedben is. Számos gyártó, mint a Tesla és Nissan is jelentős erőforrásokat fektet be ebbe a technológiába. Az ilyen típusú akkumulátorokban a pozitív töltésű lítium-ionok haladnak az anód és katód között az elektrolitban. Nagy ciklikussággal rendelkeznek, de alacsony az energiasűrűségük (egységnyi térfogatban tárolható energia mennyisége). Elég rossz hírnévre tettek szert a túlmelegedés és a kigyulladás miatt, ezért a gyártók nem csak a li-ion akkumulátorok stabilabbá tételén dolgoznak, hanem számos biztonsági mechanizmust is kifejlesztettek, hogy megakadályozzák az akkumulátor esetleges kigyulladását.

A jelenleg használt li-ion akkumulátorokban elsősorban grafit vagy szilícium anódokat és folyékony elektrolitot használnak. A lítium anód már régóta a szent grál, mert kis helyen sok energiát képes tárolni és nagyon könnyű. Azonban hátránya, hogy töltés közben túlmelegszik és kitágul, aminek következtében a lítium-ionok felhalmozódnak az akkumulátor felületén. Ezek a növekedések rövidre zárják az akkumulátort és csökkentik annak teljes élettartamát.

2. Szilárdtest akkumulátorok

A félvezető akkumulátorok szilárd alkatrészekkel rendelkeznek. Ez a konstrukció számos előnnyel jár, mint például nem kell aggódni az elektrolit szivárgása vagy a tűz miatt, valamint hosszabb az élettartama és csökken a kiegészítő alkatrészek költsége is (pl.: hűtő ventillátor). A környezeti hatásoknak is kiválóan ellenállnak. Fejlesztésük és sorozatgyártású még gyerekcipőben jár.

3. Alumínium-ion akkumulátorok

Az alumínium-ion akkumulátorok hasonlóak a lítium-ion akkumulátorokhoz, de alumínium anódjuk van. Biztonságosabbak mint a lítiumos társaik, de kutatásuk és fejlesztésük még kezdetleges. A folyamatos kutatásoknak köszönhetően megoldották az alumínium-ion akkumulátorok egyik legnagyobb hátrányát, a ciklikus képességét. Fémanód és grafit alkalmazásával jelentősen csökkent a töltési idő. 

4. Lítium-kén akkumulátorok

A lítium-kén akkumulátorok jellemzően lítium anóddal és kén-szén katóddal rendelkeznek. Nagyobb energiasűrűség mellet előállításuk alacsonyabb költségekkel jár. Legfőbb hátrányuk a tágulás és az elektrolittal való káros reakció miatti alacsony élettartam. A lítium-kén akkumulátorok ciklikussága azonban az utóbbi időben javult. Elsősorban az űrtechnológiában használják ezeket a típusú akkumulátorokat.

5. Fém-levegő akkumulátorok

A fém-levegő akkumulátorok tiszta fém anóddal és környezeti levegő katóddal rendelkeznek. Mivel általában a katód teszi ki az akkumulátor tömegének legnagyobb részét, így súlyuk rendkívül kedvező. A fémre sok lehetőség kínálkozik, de a lítium, alumínium, cink, nátrium továbbra is leggyakrabban használt. A legtöbb kísérletben oxigént használnak katódként, hogy megakadályozzák, hogy a fém reakcióba lépjen a levegőben lévő CO2-vel, mivel a környezeti levegőből elegendő oxigén megkötése komoly kihívást jelent. A legnagyobb probléma ezekkel az akkumulátorokkal a ciklikusság és az élettartam.

Az akkumulátorokat legtöbbször alul értékelik, ha a tervezett módon működnek, azonban keményen kritizálják, ha nem váltják be az ígéretet. A fentebb kiemelt technológiák listája korántsem teljes. Az akkumulátorok fejlesztésével az elektromos járművek kétségtelenül egyre elterjedtebbek lesznek. A fejlődés nem csak a közlekedési ipart alakíthatja át, hanem a globális energia piacokat is jelentősen befolyásolhatja. Az akkumulátorok és megújuló energiaforrások kombinálása drasztikusan csökkentené az olaj, gáz és a szén iránti kitettséget és ezzel megváltoztatná számos gazdasági és politikai norma alapjait, amelyeket jelenleg természetesnek tartunk. 

forrás: https://www.brookings.edu/blog/techtank