Nagy hatótávolságú gyorstöltő EV-k: Az új akkumulátor 15 perc alatt teljesen feltöltődik 1,747.6 W/kg-os teljesítmény mellett

A lítium-fém akkumulátorok azt ígérik, hogy lényegesen több energiát tárolnak és zordabb környezetben is működnek, mint a hagyományos lítium-ion akkumulátorok, amelyek a legtöbb modern elektronikai eszközt táplálják. A teljes kereskedelmi potenciál elérését azonban eddig akadályozta az elektronok és ionok lassú, nem hatékony mozgása az akkumulátor szerkezeti elemei és az elektrolit közötti határon keresztül, amely folyamatot töltésátvitelnek nevezzük. Ha ez az átvitel lassú, nemkívánatos kémiai reakciókat indít el, amelyek dendriteket - veszélyes, tűszerű fémes kinövéseket - képeznek, amelyek rontják az akkumulátor teljesítményét, és ultragyors töltéskor akár hirtelen tüzet vagy robbanást is okozhatnak.

Ennek a jelentős korlátnak a leküzdése érdekében egy elsősorban a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem kutatócsoportja molekuláris szinten újratervezte az akkumulátor elektrolitját. A Nature Energy című folyóiratban részletesen ismertetett tanulmányukban a csapat felfedezte, hogy a folyadék oldószer-molekuláinak átstrukturálásával hogyan lehet felgyorsítani a töltésátvitelt.

A szokásos konfiguráció helyett a kutatók úgy rendezték el a molekulákat, hogy lapos, jól szervezett útvonalakat alkossanak, amelyeket síkban igazodó elektroncsatornáknak neveztek el. Ez az egyedi szerkezeti kialakítás sokkal erősebb és hatékonyabb kötést hoz létre a mozgó elektronok és a lítiumionok között. Ennek a kapcsolatnak az áramvonalasításával az újonnan kialakított csatornák drámaian felgyorsítják az alapul szolgáló kémiai reakciókat, és megszüntetik a veszélyes dendriteket létrehozó lomha körülményeket.

Amikor a csoport valódi, ipari méretű lítium-fém akkumulátorcellákban tesztelte a módosított elektrolitot, az eredmények rendkívül sikeresek voltak. A lapos elektroncsatornák lehetővé tették, hogy az akkumulátorok 1747,6 W/kg töltési teljesítménysűrűség mellett 15 perc alatt stabilan és biztonságosan elérjék a 100%-ot.

Ez a kutatás megbízható tervrajzot nyújt a szélsőséges elektrokémiai akadályok leküzdéséhez, amelyek jelenleg megakadályozzák, hogy a következő generációs, nagy kapacitású akkumulátorok a fogyasztói piacokra kerüljenek. Ha ez a technológia kereskedelmi forgalomba kerül, akkor nagyobb hatótávolságú és gyorsabb töltési sebességű EV-ket láthatunk majd.