Kis túlzással örök garanciás akkumulátor születik a tudósok keze nyomán, akik egy új eljárással több mint tízszeresére képesek növelni az egy akkumulátor élettartalmára vonatkozó töltési ciklusokat.
Kínai kutatók fejlesztettek ki egy olyan módszert, amellyel meghosszabbítható a lítium-ion akkumulátor átlagos élettartama: 1500 ciklusról 12.000 ciklusra. Az eredményeket leíró tanulmány szerint az eszköz élettartamának és hatékonyságának növekedésével jelentősen mérsékelhető a környezetszennyező hulladék mennyisége.
A Fudan Egyetem felfedezését egy több intézmény tudósaiból álló csapat érte el, köztük vegyészekkel, molekuláris mérnökökkel és anyagtudósokkal.
A lítium-ion akkumulátorok négy fő részből állnak: katódból, anódból, szeparátorból és a lítiumionokat tartalmazó elektrolitból. Működés közben a lítiumionok a katód és az anód között mozognak, így biztosítva az energiát. Idővel azonban egyes lítiumionok lerakódásokat képeznek, ami a kutatók szerint „halott lítiumot” eredményez.
A lítium-lerakódások csökkentik az elektrolitban található ionok koncentrációját, így az akkumulátor fokozatosan egyre kevesebb töltést képes tárolni. Ha a kapacitás az eredeti érték 80 százaléka alá csökken, használhatatlanná válik, ami mind okoseszközöknél, mind pedig elektromos autóknál ismert probléma. A kutatók erre reagáltak új megközelítéssel: az elhasználódást kezelhető folyamatként vizsgálták.
A kísérletek során arra jutottak, hogy az akkumulátorok degradációja hasonlít egy betegség lefolyására, amelyben egy kulcsfontosságú alkotóelem károsodik, miközben a többi alkatrész továbbra is működőképes marad. A meghibásodott komponens azonosításával és célzott kezelésével sikerült olyan módszert kidolgozni, amely ismét száz százalékra növeli az elöregedett akkumulátor funkcionalitását. A megoldás egy speciális anyag kifejlesztéséhez vezetett - ez visszapótolja az elveszett lítiumionokat, megnövelve az akkumulátor élettartamát és teljesítményét.
A kutatók szerint az egyik legnagyobb kihívás az volt, hogy olyan molekulát találjanak, amely injektálható az elöregedett akkumulátorokba, és közben nem zavarja meg azok működését. Az anyagnak több szigorú kritériumnak is meg kellett felelnie: oldódnia kellett az akkumulátor elektrolitjában, miközben teljesen kompatibilis maradt a többi alkotóelemmel.
A megfelelő jelölt kiválasztásához a kutatók mesterséges intelligencia szoftvert alkalmaztak, amely digitális molekuláris adatokat elemzett. Ennek eredményeként az LiSO₂CF₃ molekulát azonosították, amely minden követelménynek megfelelt. Ráadásul viszonylag olcsón előállítható és a legtöbb kereskedelmi forgalomban lévő akkumulátorhoz alkalmazható.
A helyreállítási folyamat egyszerű: az anyagot az akkumulátor aktív lítiumionokat tartalmazó részébe injektálják. A reakció során kis mennyiségű gáz keletkezik, majd az akkumulátor újratölthetővé válik. A tesztek jelentős javulást mutattak: az akkumulátor átlagos ciklusszáma 1500-ról 12 ezerre nőtt, amivel messze túlszárnyalja azoknak az eszközöknek az élettartamát is, amibe beépítik. Ez növeli a teljesítményt, közben pedig csökkenti a környezetterhelést, hiszen kevesebb akkumulátor végzi káros hulladékként.
Ez a felfedezés túlmutat a tudományos jelentőségén, mivel valódi előnyöket kínál a fenntartható energiafelhasználás területén. Ahogy az elektromos járművek és a megújuló energiaforrások egyre nagyobb teret nyernek, a lítium-ion akkumulátorok helyreállításának képessége komoly gazdasági és környezetvédelmi előnyökkel járhat.
Az élettartam meghosszabbítása és a gyakori akkumulátorcserék csökkentése hozzájárulhat a már mai is döbbenetes mennyiségben keletkező elektronikai hulladék minimalizálásához. Emellett a hatékonyabb akkumulátorok megbízhatóbb és költséghatékonyabb energiatárolási megoldásokat biztosíthatnak számos iparág számára.
Címlapkép: Matti Blume - Wikipedia
A Paksi Atomerőmű üzemben tartása érdekében végzett munkálatokról számolt be a miniszterelnök.