A teljesen szilíciumból készült anód közismerten energia-sűrű, ami a jelenleg, a kereskedelmi forgalomban elérhető akkumulátorokban széles körben alkamazott grafit anódok tízszeresét jelenti. Ugyanakkor az előbbiek gyakorlati alkalmazását eddig nagyban korlátozta, hogy folyékony halmazállapotú elektrolitokkal kombinálva gyorsan romlott a teljesítményük. A University of California San Diego és az LG Energy Solution kutatói közösen próbálták meg ezt a problémát orvosolni.

A következő generációs akkumulátorok jövőjét és így a nagyobb energia-sűrűséget sokan a lítium-fém anódokban látják, de egyelőre ezekkel is akadnak problémák. Ilyen hogy elég korlátozott esetükben a töltési sebesség, ráadásul maga a töltés magasabb hőmérsékletet (60 Celsius-fok vagy ennél is több) igényel. A teljesen szilícium anód esetén ilyenek gondok nincsenek: a töltés gyors, elég hozzá a szobahőmérséklet (vagy akár annál is alacsonyabb hő), ráadásul a nagyobb energia-sűrűség is megmarad. A laborban tesztelt akkumulátor 500 töltési ciklust követően az eredeti kapacitás 80 százalékát megtartotta szobahőmérsékleten, ami hatalmas előrelépés mind a szilícium anód, mind pedig a szilárdtest-akkumulátorok fejlesztése szempontjából.

Egy kis kálium lehet a kulcsa a sokkal hatékonyabb elektromos autó akkumulátoroknak Káliumvegyületekből leginkább műtrágyát gyártanak, a kálium-karbonátot üveggyártásához használják, a kálium-hidroxidból mosószert és folyékony szappant készítenek, a kálium-kloridot gyógyszerekben és sóoldatokban használják fel. Az impozáns lista épp most bővült az elektromos jármű-akkumulátorokkal.

A szilícium anódok egyik komoly, gyakorlati hátulütője volt, hogy kevés töltési ciklust éltek túl úgy, hogy megőrizzék a teljesítményük. Ezt elsősorban a szilícium anód és a folyékony halmazállapotú elektrolitok közt fellépő kölcsönhatások okozták. A mostani fejlesztés során azonban az anódból minden egyéb anyagot eltávolítottak a szilíciumon kívül – így a szenet és az egyéb kötőanyagokat is. Az akkumulátorhoz ráadásul mikroszilíciumot használtak szemben az eddig alkalmazott nanoszilíciummal – mivel pedig az előbbi kevésbé feldolgozott az utóbbinál, így olcsóbb is. Végül a folyékony elektrolitot is egy szulfid alapú szilárd elektrolitra cserélték, hogy a fent leírt kedvezőtlen hatásokat kiküszöböljék. A kísérletek végeredménye pedig tehát az az extrém módon stabil, pusztán szilíciumból készült anódot tartalmazó elem, melynek a teljesítménye még a kutatókat is meglepte. Ennek másik oka, hogy mivel az anódban nincs szén, így nem lépnek fel olyan mellékhatások a szilárd elektrolittal, amelyek folyamatos kapacitáscsökkenéshez vezetnének.

A végső változat tehát olcsó, rengeteg energiát képes eltárolni, ráadásul környezetbarát is. Ezen kívül még biztonságos is, ami kiemelten fontos ha hálózati energiatárolásra kerülne sor. A kutatók folytatják a fejlesztést, de közben egy általuk alapított startup, a UNIGRID Battery már szabadalmaztatta is ezt a technológiát.

(A cikkhez hazsnált kép csak illusztráció, forrása: Flickr/RVWithTito.com)

További cikkek a témában:

Új akkumulátor-technológiával 90 százalékkal lesznek olcsóbbak a lítium-ion cellák De az olcsóbb ár nem minden, a gyártás is leegyszerűsödik, és a biztonság is nő. Egy főképp akkumulátor-kutatással foglalkozó japán fejlesztő állt elő az új típusú akkumulátorral, ami forradalmasíthatja az ipart.

Nukleáris hulladékból több száz évig működő akkumulátor? A kutatók már dolgoznak rajta Az atomerőművekben keletkező nukleáris hulladék óriási problémája az emberiségnek. Egy cég most akkumulátorokat gyártana a veszélyes hulladékból.

Üzemanyagcella spenótból, az igazi zöld megoldás A dolog normálisan indult, valaki, most épp egy tudós, vett némi spenótot a zöldségesnél, majd hazavitte, megmosta és kicsit megsózta. A folytatás az ami rendhagyóra sikerült, mivel nem a hétvégi ebéd hanem egy akkumulátor lett a végeredmény.