Új megközelítés a biztonság érdekében
Az új megoldást a Hongkongi Kínai Egyetem kutatói dolgozták ki. A cél az volt, hogy olyan elektrolitot hozzanak létre, amely alacsony hőmérsékleten stabilan működik, de magas hőfokon megakadályozza a veszélyes reakciókat, így elkerülhető a tűz vagy a robbanás. Különösen fontos kiemelni, hogy a legtöbb fejlesztés eddig főként az elektromos tulajdonságokat finomította, vagyis azt, hogyan mozognak az ionok az akkumulátorban. Ezzel szemben a mostani kutatás a hővel kapcsolatos folyamatokra is összpontosított, felismerve, hogy az akkumulátorok problémáinak többsége mögött a hőtermelés áll.
Különleges kétoldalú oldószermix
A kutatók két különböző oldószert alkalmaztak, amelyek eltérő hőmérsékleten különféle módon viselkednek. Az egyik oldószer szobahőmérsékleten aktív, míg a másik magasabb hőmérsékleten lép működésbe, szó szerint stafétaként adva át az irányítást – innen a „solvent-relay”, vagyis oldószer-átadás stratégiája elnevezés. Az eljárásban a két oldószer egymás között „átadja” a lítiumionokat, így az akkumulátor folyamatosan az optimális állapotban maradhat, hőmérsékletfüggően váltakozva.
A fejlesztett elektrolitot kereskedelmi forgalomban kapható, száraz zsebes (pouch cell) akkumulátorokba töltötték, majd szembesítették a hagyományos, karbonátalapú megoldásokkal.
Látványos biztonsági eredmények
A vizsgálat egyik fő eleme a szögpenetrációs teszt volt: ilyenkor egy szöget szúrnak az akkumulátorba, hogy megnézzék, beindul-e túlmelegedés vagy robbanás. Az új elektrolitos cellák hőmérséklete mindössze kb. 3,5 °C-ot emelkedett a szúrás után, míg a hagyományosaknál több mint 500 °C-ot mértek, ami azonnali tüzet jelenthet. A fejlesztett anyag kompatibilis a legtöbb jelenleg gyártott akkumulátorcella belső felépítésével, így külön átdolgozás nélkül is alkalmazható. Nikkelben gazdag katódokkal is sikeresen tesztelték, amelyek köztudottan érzékenyek a hőhatásra.
Biztonságos jövő az elektromos eszközökben
Összességében elmondható, hogy az új stratégia más, jövőbeli elektrolitok tervezéséhez is alapot adhat, amelyek tovább javítják a lítiumion-akkumulátorok életciklusát és biztonságát. Ez nemcsak a telefonok, hanem az elektromos autók számára is hosszabb élettartamot és kisebb tűzveszélyt jelenthet majd. A kutatók a módszert már a nátriumion-akkumulátoroknál is alkalmaznák, és hosszú távon egy átfogó tervezési rendszert szeretnének létrehozni a biztonságos, nagy energiasűrűségű akkumulátorok számára.
