Olyan új akkumulátorgyártási módszert fejlesztettek ki a dél-koreai kutatók, amely egyszerre növelheti az elektromos autók hatótávolságát, lerövidítheti a töltési időt, miközben a gyártást is olcsóbbá és környezetkímélőbbé teheti.

A fejlesztést a dél-koreai Korea Institute of Materials Science (KIMS) és a Korea Electrotechnology Research Institute (KERI) kutatói közösen dolgozták ki – írja az Interesting Engineering.

Környezetbarátabb akkumulátorgyártás

Az elektromos autók és energiatároló rendszerek iránti növekvő kereslet felgyorsította a nagyobb energiasűrűségű, gyorsabban tölthető és hosszabb élettartamú akkumulátorok fejlesztését.

Az autógyártók régóta fejlesztik az úgynevezett száraz elektródás technológiát, amely kiváltja a hagyományos nedves gyártási eljárást. Mivel nincs szükség mérgező oldószerekre és nagy energiaigényű szárítókemencékre, a gyártás olcsóbbá és környezetkímélőbbé válhat.

A technológia eddigi gyenge pontja a PTFE (politetrafluoretilén) kötőanyag volt. A teflonként ismert anyag a PFAS, vagyis az úgynevezett „örök vegyi anyagok” közé tartozik, az akkumulátorban fokozatosan károsodik, és egyre több ország tervezi a használatának korlátozását.

A kutatók ezért a PTFE-t egy már ma is széles körben használt, környezetbarátabb CMC-SBR kötőanyagra cserélték.

Ez azonban önmagában nem volt elég, az elektróda szerkezetét is át kellett alakítani. A hagyományos anódok lapos grafitszemcséi préseléskor egymásra simulnak, ami lelassítja a lítiumionok mozgását. A kutatók ezt úgy oldották meg, hogy a grafitot porlasztásos szárítással gömb alakú kompozit szemcsékké alakították. Ezekben a grafitlemezkék már véletlenszerűen helyezkednek el, így a lítiumionok könnyebben tudnak áthaladni az elektródán.

Vastagabb elektróda, nagyobb hatótáv

Az új szerkezetben a lítiumionok sokkal könnyebben tudnak áthaladni az elektródán, mintha egy többsávos autópályán közlekednének. Ez lehetővé teszi vastagabb elektródák gyártását is, amelyek ugyanakkora helyen több energiát képesek tárolni, így növelhetik az elektromos autók hatótávolságát.

A kutatók szerint a kísérletek azt mutatták, hogy az új száraz anód gyorsabban tölthető és hosszabb élettartamú, mint a hagyományos technológiával készült változatok.

Emellett nagy energiasűrűség mellett is jelentősen javult a lítiumionok mozgása az elektródában, ami kulcsfontosságú lehet a nagy kapacitású, vastag elektródás akkumulátorok fejlesztésében.

A technológia további előnye, hogy olyan CMC-SBR kötőanyagot használ, amelyet az akkumulátorgyártók már jelenleg is alkalmaznak, ezért bevezetése várhatóan nem igényel jelentős gyártósori átalakításokat.

Az eredményeket az Energy Storage Materials című szaklapban publikálták.

Kiemelt kép forrása: Unsplash