Áttörés a cink-jód akkumulátorok terén: több mint 60 000 töltési ciklus, teljes feltöltés 3 perc alatt

Úgy tűnik, az ausztráliai Flinders Egyetem kutatói megoldották a vizes cink-jód akkumulátorok egyik legmakacsabb problémáját: rövid élettartamukat. Az Angewandte Chemie című folyóiratban közzétett eredményeik szerint a kutatócsoport olyan akkumulátort fejlesztett ki, amely több mint 60 000 töltési-kisütési ciklust képes kibírni, miközben mindössze három perc alatt teljesen feltölthető. Az üzemeltetési beállításoktól függően a cellák 1,3–1,4 voltos feszültségen működnek, és vagy 200 mAh/g kapacitást biztosítanak 8 000 cikluson át hétperces töltéssel, vagy csökkentett, 150 mAh/g kapacitást a jóval nagyobb, 60 000 ciklusos tartományban. A jelentések szerint a teljesítménycsökkenés mértéke ciklusonként mindössze 0,0001–0,0003%.

A vizes cink-jód-akkumulátorok korábban a „shuttle-effektus” miatt szenvedtek, amelynek során a polijód-vegyületek az akkumulátor szeparátorán keresztül szivárognak ki, és folyamatosan rontják a teljesítményt. A probléma megoldása érdekében a kutatók egy ketrecszerű szerkezetet építettek ciklodextrinből, egy olcsó, keményítőből nyert polimerből, amely gyakran megtalálható élelmiszerekben és kozmetikumokban, és amelynek vízvonzó külső rétege és víztaszító belső része szükség szerint befogja és szabadítja fel a problémás polijodidokat.

A technikai megoldáson túlmenően a cinkalapú akkumulátorok sokkal biztonságosabb, megfizethetőbb és könnyebben elérhető alternatívát jelentenek a lítium-ion technológiához képest. Jelentősen csökkentik a lítium-alapú vegyületekhez kapcsolódó tűzveszélyt, miközben mind a fajlagos energia, mind az energiasűrűség tekintetében felveszik a versenyt a lítium-ion akkumulátorokkal, sőt, akár meg is haladják azokat.

Ezen felül Ausztrália rendelkezik a világ ismert cinkkészleteinek 20–28%-ával, ami olyan lehetőséget kínál, amely potenciálisan ellensúlyozhatja Kína lítium-ion ellátási láncok feletti monopóliumát, és megoldást jelenthet a környezeti hulladékproblémára. Ausztrália évente körülbelül 3 300 tonna lítium-akkumulátor-hulladékot termel, amely mennyiség várhatóan 2036-ra 136 000 tonnára fog emelkedni.

Jelenleg a technológia még a prototípus-készítési szakaszban van, nem pedig a kereskedelmi bevezetés szakaszában. A Flinders laboratórium szerint az iparral együttműködve dolgoznak egy prototípus-készítő platform létrehozásán. Hogy ez valódi hazai iparággá alakul-e, az azonban az akkumulátorok kémiai összetételén túlmutató tényezőktől függ, többek között a gyártási beruházásoktól és a piaci elfogadottságtól, amelyekkel a kutatás egyike sem foglalkozik.