akkumulátorok
Az elmúlt pár évben az elektromos járművek robbanásszerű terjedésével központi kérdés lett azok akkumulátorainak környezeti hatása. A témában rengeteg a félreértés, számos konteóelmélet kering a közösségi médiákban. Ezen írásunkban az e-jármű akkumulátorainak tulajdonságait járjuk körbe..
Egyik tévhit valószínűleg abból adódik, hogy az emberek az akkumulátort a belsőégésű motorral hajtott sav-ólom akkumulátorral azonosítják. Az e-autókba viszont nem ilyen akksik, hanem lítium-ion akksik tárolják az elektromos áramot.
De vajon minek köszönhető a lítium-ion akkumulátorok egyeduralma, nem csak az e-járművekben, hanem minden mobil eszközünkben? A válasz egyszerű: az összes újratölthető akkumulátor technológia közül ez biztosítja a legmagasabb energiasűrűséget, akár 250Wh/kg-ot. Ehhez képest a sav-ólom akkumulátor 60Wh/kg-ot tud, a nikkel-metálhibrid pedig 90Wh/kg-ot.
Vajon elég e nekünk a li-ion akkuk energiasűrűsége. Azt mondhatjuk, hogy jobb híján elvagyunk vele, de mindannyian vágyunk lényegesen jobbra, gondoljunk csak a telefonjainkra, melyeket majdhogynem naponta kell töltenünk, vagy a laptopjaink pár órás üzemidejére, és persze a 200-400km-es hatótávú e-járművekre. Ezeknél azért lényegesen többre vágyunk.
A napjainkban használt li-ion akkumulátorok grafit anódot és Li-átmenetifém-oxid, vagy lítium-vas-foszfát katódot tartalmaznak. Ezt nevezik szakmai körökben második generációs li-ion akkumulátornak.
A jövő?
Vajon számíthatunk e arra, hogy az akkumulátorok energiasűrűsége nő majd a jövőben? Bizakodásra adhat okot, hogy több fronton is gőzerővel zajlanak a kutatások, kísérletek. Egyik ilyen a harmadik generációs li-ion akksik fejlesztése, melyben szilíciumra kívánják cserélni a grafit anódot. Ennek oka, hogy a grafit fajlagos kapacitása 370mAh/g, a szilíciumé viszont 3800mAh/g. Ez ugyanakkor nem jelenti azt, hogy az akkumulátor energiasűrűsége kapásból 10-szeres lesz. Ezzel nagyjából 350Wh/kg érhető el, persze ez is óriási előrelépés lenne. És hogy akkor miért nem használjuk rögtön ezt a technológiát? Mint minden fejlesztésben, itt is számtalan anyagtudományi, gyártástechnológiai problémát kell leküzdeni, hogy gazdaságosan lehessen gyártani, és biztonságosan, hosszú élettartam mellett használni. Jelen prognózisok szerint 2022 körül válhat piacéretté a harmadik generációs li-ion akksi.
De közben több kutató máris a negyedik generációs akkumulátoron dolgozik, amely területen még nem annyira előrehaladottak a fejlesztések. Ezek megjelenését legkorábban 2025-re várhatjuk, amely rendszerek révén további energiasűrűség növekedést várhatunk, és akár valósággá válhatnak a 800km hatótávolságú e-járművek, vagy a 4 napot egy töltéssel átvészelő telefonok.
A negyedik generációs akkumulátor kutatások egyik fő iránya, hogy vajon hogyan lehetne lecserélni katód anyagául szolgáló Li-fémoxidokat valamiféle jobb anyagra. A legígéretesebb kutatások a lítium-kén rendszer irányába mutatnak, ezzel becslések szerint elérhető lenne akár az 500Wh/kg energiasűrűség is, mely révénaz e-járművek hatótávja túlszárnyalhatná az igen impozáns 1000km-t, jócskán felülmúlva ezzel a fosszilis üzemanyagú járművek hatótávját.
