Nátrium a lítium helyett?
A legtöbb eszközben eddig lítiumion-akkumulátorokat használtak, amelyekben a grafitanód tárolja a lítiumionokat. A nátriumion-akkuk ezzel szemben ún. „kemény szenet” (hard carbon, HC) használnak, amely bonyolult szerkezetével kiválóan tárolja a nátriumionokat. Elméletileg ez az anyag sokkal gyorsabban tölthető, de a gyakorlatban a korábbi kísérletek során a nanoméretű pórusokban torlódás, vagyis „iondugó” lépett fel.
Más megközelítést alkalmazva a tokiói csapat kis mennyiségű kemény szenet kevert vegyileg semleges alumínium-oxiddal, így az ionok akadálytalanul áramolhattak a HC-részecskékbe. Bizonyították, hogy a nátriumionok ugyanolyan gyorsan lépnek be a szerkezetbe, mint a lítiumionok a Li‑ion akkumulátorokban, sőt, helyenként gyorsabban. Ráadásul a nátriumionok „póruskitöltése” kevesebb energiát igényel, így a nagy sebességű töltés reális opcióvá válik.
Végre biztonságosabb akkuk?
A Na‑ion cellák lényegesen biztonságosabbak, mint a Li‑ion társaik, mert a stabil nátriumionok nem indítanak be spontán láncreakciót, ha az akku sérül – szemben a Li‑ion cellákkal, amelyek ilyenkor kigyulladhatnak vagy felrobbanhatnak. Mindezek dacára jelenleg a lítiumionos energiatárolók komoly tűzkockázatot jelentenek: begyulladás esetén akár napokig is éghetnek, önfenntartó módon, oxigén nélkül.
A kutatás új fejezetet nyithat: a skálázható módon gyártott Na‑ion akkumulátorok elkerülhetik az eddigi veszélyeket, sőt, a villámgyors töltési képesség révén ideálisak lehetnek hálózati energiatárolásra, valamint a megújulóenergia-szektorban.
A legfontosabb kérdés még mindig megválaszolatlan
Ezek a fejlesztések közelebb hozzák azt az időt, amikor már nem kell kompromisszumot kötni töltési sebesség, energiasűrűség és biztonság között. A kulcs az, hogy a póruskitöltési folyamat még gyorsabbá váljon, és nagyüzemi gyártás mellett is megmaradjon a biztonság és a teljesítmény. De tényleg vége lesz a lítiumion kockázatainak? Az áttörés ígéretes, ám a döntő lépés még hátravan.
