Áttörés az elektromos autók akkumulátoraiban: 500 mérföldes hatótávolság 12 perc töltési idővel

A Korea Advanced Institute of Science & Technology (KAIST) kutatói új folyékony elektrolitot fejlesztettek ki, amely megakadályozza a dendritek növekedését a lítium-fém akkumulátorokban, amelyek abban különböznek a hagyományos lítium-ionos modellektől, hogy grafit helyett tiszta lítiumot használnak. Ez a különbség nagyobb energiasűrűséget biztosít, ami azonos súly mellett nagyobb hatótávolságot jelent. Eddig azonban ezeket az akkumulátorokat akadályozta a dendritek, azaz a töltés során kialakuló kristályos szerkezetek képződése, amelyek rövidzárlatot okozhatnak. Az új folyékony elektrolit ezt a problémát úgy oldja meg, hogy elősegíti a lítiumionok egyenletes lerakódását az anód felületén. Ez megakadályozza a gyenge pontok kialakulását, ahol egyébként dendritek képződnének.

Rekord töltési idő és hatótávolság

A laboratóriumi tesztek során a KAIST kutatói mindössze 12 perc alatt tudtak feltölteni egy akkumulátort 5-ről 70%-ra. Ez körülbelül 800 kilométeres (alig 500 mérföldes) hatótávolságnak felel meg. A teljesítmény több mint 350 töltési cikluson keresztül stabil maradt. Egy nagyobb teljesítményű változatban a 80%-os töltést 17 perc alatt érték el. Hee Tak Kim professzor kiemeli a publikációban: "Ez megnyitja az utat az elektromos járművek széles körű elterjedése előtt"

Összehasonlítás a mai elektromos autókkal

A jelenlegi szériamodellek, például a Tesla Model 3 és a Hyundai Ioniq 6 200 és 250 kW közötti gyorstöltési kapacitást támogatnak a modern HPC (high power charger) töltőállomásokon. A gyakorlatban a 10-80%-os töltésnél 20-30 perc körüli töltési időt érnek el. Az akkumulátor-változatoktól és a vezetési körülményektől függően jelenleg 400 és 600 kilométer közötti hatótávolság a jellemző.

800 kilométer (500 mérföld) 12 perc alatt

A lítium-fém akkumulátorok laboratóriumban elért értékei jelentősen meghaladják ezeket a számokat: A 800 kilométeres hatótávolság 12 perces töltési idővel több mint 400 kW tényleges töltési teljesítménynek felel meg. Ezzel az elektromos autók először közelítenék meg a benzin- vagy dízelüzemű járművek feltöltési idejét.

Az elektromos mobilitás előnyei

A lítium-fém akkumulátorok nagy energiasűrűsége lehetővé tenné a járműakkumulátorok súlyának csökkentését, illetve azonos súly mellett nagyobb hatótávolság elérését. A végfelhasználók számára ez egyszerre jelent rövidebb töltési időt és a hagyományos járművekhez hasonló hatótávolságot, így az elektromos autók mindennapi használhatóságának egyik legfontosabb akadályát is leküzdhetjük.

Akadályok a sorozatgyártás felé vezető úton

A lenyűgöző laboratóriumi eredmények ellenére továbbra is vannak kihívások. A lítiumfém anódok biztonságát valós körülmények között is garantálni kell, a speciális elektrolitok ipari előállítása pedig költséges lehet. Azt is meg kell vizsgálni, hogy az akkumulátorok hogyan fognak teljesíteni a nagyobb ciklusszámú hosszú távú tesztekben. Csak ha ezekre a kérdésekre választ kapunk, akkor lesznek képesek az autógyártók a technológiát széles körben alkalmazni.

Kilátások

A Nature Energy című szaklapban bemutatott eredmények, jelentős lépést jelentenek a nagyobb teljesítményű elektromos autók felé. Ha a technológiát biztonságosan és gazdaságosan át lehet vinni a sorozatgyártásba, akkor ez alapvetően megváltoztathatja az elektromos mobilitást az elkövetkező években.