Az új nátrium-alapú szilárdtest-akkumulátorok gyorsabb töltést és nagyobb kapacitást biztosíthatnak

A németországi Szövetségi Anyagkutató és Vizsgáló Intézet (BAM) kutatói a szilárdtest-akkumulátorokat úgy alakítják át, hogy a https://www.bam.de/Content/EN/Press-Releases/2025/Energy/2025-05-15-alternative-lithium-ion-batteries.html a mai lítium-ion cellák által elért plafont. Projektjük középpontjában egy új nátrium-szuperionos vezető (NASICON) elektrolit áll, amely gyorsabb töltést, hosszabb élettartamot és alacsonyabb költségeket eredményezhet a biztonság veszélyeztetése nélkül.

A hagyományos lítiumion-akkumulátorok grafit anódokra támaszkodnak, amelyek véges számú iont tárolnak. A fémes lítiumra - vagy az olcsóbb, nagyobb mennyiségben előforduló nátriumra - való áttérés akár 40 százalékkal is növelné az energiasűrűséget. A bökkenő az, hogy a szilárd anódoknak szilárd elektrolitra van szükségük, és a kettő közötti merev határfelület gyakran olyan üregeket képez, amelyek hatástalanítják az akkumulátort. Egy részben folyékony anód megoldhatja ezt a határfelületi problémát, de csak akkor, ha az egész rendszer stabil marad.

A BAM Gustav Graeber vendégkutató által vezetett csapata már kimutatta, hogy a folyékony alkálifém-anód a grafitnál 100-szor nagyobb teljesítményre képes. Jelenleg azonban ez a rekordteljesítmény csak körülbelül 250 °C-on (482 °F) jelenik meg. Ahhoz, hogy a technológiát szobahőmérsékletre hozzák le, a kutatók káliumot adnak hozzá, hogy csökkentsék az anód olvadáspontját. A legtöbb szilárd elektrolit káliummal érintkezve lebomlik, így az elektrolit lesz az új szűk keresztmetszet.

A NASICON anyagai megtörik ezt a zsákutcát. Környezeti körülmények között jól vezetik az ionokat, és jól tűrik a káliumot, különösen ha hafniummal adalékolják őket. A hafnium azonban ritka és drága. A BAM projekt ezért olyan földben bővelkedő adalékanyagokat szűri ki, amelyek a hafnium stabilizáló hatásával vetekedhetnek. A legígéretesebb összetételeket már beépítették és ciklikusan működtetik a nátriumcellák prototípusaiban.

Ha a kutatás sikerrel jár, a nátriumalapú szilárdtest-elemek a laboratóriumból a mindennapi eszközökbe és az elektromos járművekbe kerülhetnek. A nagyobb energiasűrűség meghosszabbítaná az üzemidőt, míg a szilárd elektrolitok javítanák a belső biztonságot. A gyorsabb töltés és az ellátási lánc, amely a bőséges nátriumra támaszkodik a ritka lítium és kobalt helyett, vonzóvá tenné a technológiát a hálózati tárolás számára is - ez egy apró, de jelentős lépés az alacsonyabb szén-dioxid-kibocsátású energiarendszerek felé.