A lítiumion-akkumulátorok biztonsága és teljesítménye jelentős javulást érhet el egy új eljárásnak köszönhetően, ami lehetővé teszi nagy méretű grafén áramgyűjtők gyártását. Az áttörést egy walesi-kínai kutatócsoport érte el – a fejlesztés részleteit pedig a Nature-ben publikálták.
A kutatást végző Swansea, Vuhani Műszaki Egyetem és Shenzheni Egyetemek új módszere a világon elsőként teszi lehetővé hibamentes grafénfóliák gyártását, ipari léptékben. A fóliák folyamatos hőpréselési eljárással készülnek, és kiemelkedő, 1400,8 W m–1 K–1 hővezető képességgel rendelkeznek, ami közel tízszerese a jelenleg használt réz és alumínium áramgyűjtők hővezető képességének. Ez az új anyag a hagyományos áramgyűjtőkkel szemben jelentős előnyökkel bírhat, különösen az akkumulátorok hőkezelése terén.
„Ez fontos előrelépés az akkumulátortechnológiában. Nemcsak a biztonságot javítja a hő hatékonyabb kezelésével, hanem növeli az energiasűrűséget és az élettartamot is” – állítja Dr. Rui Tan, a Swansea Egyetem kutatója, egyben a tanulmány egyik vezető szerzője.
- Hirdetés -
A lítiumion-akkumulátorok nagy energiasűrűsége fokozott hőtermeléssel járhat, ami szélsőséges esetben meghibásodáshoz, sőt, akár tüzekhez vagy robbanásokhoz vezethet. A grafénalapú áramgyűjtők célja ennek a kockázatnak a csökkentése a hő hatékony elvezetésével, megelőzve azokat az exoterm reakciókat, amelyek a hőtermelési problémákhoz vezetnek.
„A sűrű, rendezett grafén struktúránk erős gátat képez a gyúlékony gázok képződése ellen, és megakadályozza az oxigén bejutását az akkumulátorcellákba, ami elengedhetetlen a katasztrofális meghibásodások elkerüléséhez” – magyarázta a társszerző Dr. Jinlong Yang.
Az új eljárás lehetővé teszi, hogy a grafénfóliák akár több kilométeres hosszúságban is gyárthatók legyenek. Ezt a kutatók egy 200 méter hosszú, 17 μm vastagságú grafénfóliával demonstrálták. Az eszköz még több mint százezer hajlítás után is megőrizte kiváló elektromos vezetőképességét, ami lehetőséget nyújt a flexibilis elektronikai eszközök és más fejlett alkalmazások terén való felhasználásra.
Az új megközelítés lehetővé teszi, hogy a grafénfóliák vastagsága testre szabható legyen, ami még hatékonyabbá és biztonságosabbá teheti az akkumulátorokat. A Swansea Egyetem szerint ez az innováció széleskörű hatással lehet az energiatárolás jövőjére, különösen az elektromos járművek és a megújuló energiaforrások rendszerei esetében, ahol a biztonság és a hatékonyság kulcsfontosságú.
A nemzetközi kutatócsoport folyamatosan finomítja a gyártási folyamatot. További céljuk a grafénfóliák vastagságának csökkentése és mechanikai tulajdonságaik továbbfejlesztése. Emellett azt is vizsgálják, hogyan használható az új anyag a lítiumion-akkumulátorokon túl redox áramlási vagy nátriumion-akkumulátorokban.
Gábor János, NEW technology
- Hirdetés -
