Fagyban is 500 százalékkal gyorsabb töltés – ezzel az új akkumulátorgyártási eljárással

A Michigani Egyetem mérnökei olyan gyártási eljárást fejlesztettek ki az elektromos járművek akkumulátoraihoz, amely nagy hatótávot és gyors töltést tesz lehetővé a hideg időben. A fejlesztés megoldást kínálhat olyan problémákra, amelyek visszatartják a vásárlókat az elektromos autók választásától.

„Ezt a megoldást az akkumulátorgyártók nagy változtatások nélkül alkalmazhatják a meglévő gyáraikban” – jelentette ki a tanulmány vezető szerzője, Neil Dasgupta. A Michigani Egyetem gépészmérnöki és anyagtudományi tanszékének docense szerint „első alkalommal sikerült olyan megoldást bemutatni, amely lehetővé teszi az extrém gyors töltést alacsony hőmérsékleten, anélkül, hogy csökkenne a lítiumion-akkumulátor energiasűrűsége”.

A kutatók által módosított lítiumion-akkumulátorok akár ötször gyorsabban tölthetők -10 Celsius-fokon. Az új szerkezet és bevonat megakadályozza a lítiumréteg képződését az elektródákon, amely rontaná az akkumulátor teljesítményét. A kutatók szerint az így készült akkumulátorok még száz gyors töltési ciklus után is megőrzik kapacitásuk 97 százalékát a hideg időben.

Így született a forradalmi megoldás

Dasgupta csapata korábban lézerrel fúrt apró csatornákat alakított ki az anódban, amely a töltés során befogadja a lítiumionokat. A körülbelül 40 mikrométeres csatornák lehetővé tették, hogy a lítiumionok gyorsabban épüljenek be az elektródába, így egyenletesebb töltést értek el. Ez a megoldás felgyorsította a töltést szobahőmérsékleten, de hidegben továbbra is lassú maradt, amit az okozott, hogy az elektrolittal való reakció hatására kémiai réteg alakul ki az elektróda felszínén.

A kutatók úgy akadályozták meg ennek a rétegnek a kialakulását, hogy az akkumulátort egy körülbelül 20 nanométer vastag lítium-borát-karbonát üvegszerű bevonattal látták el. Ez ötször gyorsabb töltést tett lehetővé fagyos körülmények között.

Az elektromos autók egyre elterjedtebbé váltak az elmúlt két évtizedben, de az AAA amerikai autóklub (AAA) felmérése szerint a növekedés megtorpanni látszik. 2023 és 2024 között az Egyesült Államokban azok aránya, akik „valószínűleg” vagy „nagyon valószínűleg” elektromos autót vásárolnának, 23-ról 18 százalékra csökkent. A válaszadók 63 százaléka mindeközben azt mondta, hogy „valószínűtlen” vagy „nagyon valószínűtlen”, hogy következő autója elektromos lesz. A döntés fő oka pedig éppen a téli hatótávcsökkenés és a lassabb töltés.

„Egy elektromos autó akkumulátorának töltése 30-40 percet vesz igénybe, ami télen több mint egy órára nőhet. Ezt a problémát szeretnénk megoldani” – mondta Dasgupta, bejelentve, hogy a kutatócsoport szabadalmi védelmet kért az eljárásra. A licencet rögtön értékesítették is: az Arbor Battery Innovations már dolgozik a technológia kereskedelmi forgalomba hozatalán.

Gábor János, NEW technology