Jelentős tudományos felfedezést tettek a villanyautók akkumulátor-technológiája terén
A kén egy ritka kémiai fázisát kihasználva kutatóknak sikerült elérniük, hogy a hagyományos akkumulátorokhoz képest háromszoros kapacitással működjenek az egységek.
Unsplash
A lítium-kén akkumulátorok energiatárolás terén ígéretesnek mutatkoznak, és nemcsak azért, mert a kén bőségesen rendelkezésre áll, és kevésbé problémás a beszerzése, mint a mai akkumulátorokban használt kobalté, mangáné és nikkelé, hanem azért is, mert jelentős teljesítménynövekedést kínálhatnak, ezenfelül a mai hagyományos akkumulátoroknál jóval nagyobb energiamennyiség tárolására is képesek lehetnek.
Van azonban egy probléma, amibe a tudósok folyamatosan belefutnak, ez pedig a poliszulfidoknak nevezett kémiai vegyületek képződése. Ezek a molekulák az akkumulátor működése során bekerülnek az elektrolitba – abba az oldatba, amely a töltést oda-vissza szállítja az anód és a katód között –, ahol olyan kémiai reakciókat váltanak ki, amelyek veszélyeztetik az akkumulátor kapacitását és élettartamát.
Tudósok sikerrel jártak, amikor a karbonátos elektrolitot éterelektrolitra cserélték, amely nem lép reakcióba a poliszulfidokkal, ez viszont más problémákat is felvet, mivel maga az éterelektrolit rendkívül illékony és alacsony forráspontú komponenseket tartalmaz, ami azt jelenti, hogy az akkumulátor gyorsan meghibásodhat vagy megolvadhat, ha szobahőmérséklet fölé melegszik.
A Drexel Egyetem vegyészmérnökei egy másik megoldást alkottak meg, amely egy új katód tervezésével indult, ami képes együttműködni a már kereskedelmi forgalomban lévő karbonátos elektrolitokkal. Ez a katód szén nanoszálakból készült, és már korábban kimutatták, hogy lelassítja a poliszulfidok mozgását az éterelektrolitokban, ám ahhoz, hogy karbonátos elektrolittal is működjön, célzott vizsgálatokra és kísérletekre volt szükség.
Megpróbálták egy speciális technikával a ként a szén nanoszálas hálójába zárni, hogy megakadályozzák a veszélyes kémiai reakciókat. Ez nem egészen hozta meg a kívánt hatást, hanem váratlan módon kristályosította a ként, és úgynevezett monoklin gamma-fázisú kénné alakította át, ami az elem egyik megváltozott formája.
A kénnek ezt a kémiai fázisát eddig csak magas hőmérsékleten állították elő laboratóriumi körülmények között, illetve a természetben kőolajforrások közelében figyelték meg. A kutatók számára előnyös, hogy nem reagált a karbonátos elektrolittal, így nem állt fenn a poliszulfidképződés veszélye.
A katód egy éven át tartó tesztelés és négyezer töltési-kisütési ciklus során stabil maradt, ami a tudósok szerint 10 év rendszeres használatnak felel meg. Az akkumulátor prototípusa, amelyet a kutatók ezzel a katóddal készítettek, háromszor akkora kapacitást kínált, mint egy hagyományos lítiumion-akkumulátor, megnyitva ezzel az utat a környezetbarát modulok előtt, amelyek lehetővé teszik, hogy az elektromos járművek sokkal nagyobb távolságot tegyenek meg egyetlen töltéssel.
