Az egyetem kutatóinak vezetésével megszületett a hatszor több töltést hordozó akkumulátor
Mikor a zsebünkben hordott okostelefonok lassan már lazán kiváltanak egy átlagos irodai számítógépet, akkor egyre erőseben érezzük az elmúlt évek egyik nagy hiányosságát, mely természetesen az akkumulátor-technológiában keresendő. Úgy tűnik, hogy végre a kutatók megmászták azt a lépcsőfokot, melynek meghódításán valójában régóta dolgoztak már, ugyanis nagyszerű hír érkezett az új, minden korábbinál nagyobb kapacitással bíró akkumulátorok fejlesztéséről.
Az örvendetes szintugrásért egy, a Stanford Egyetem vezetése alatt álló, nemzetközi kutatócsoport felel, akik a bejelentés alapján olyan újratölthető akkumulátorokat fejlesztettek ki, melyek akár hatszor több töltést lesznek képesek eltárolni, mint a ma ismert, kereskedelmi forgalomban elérhető megoldások. A leleplezésért az a Nature folyóirat augusztus 25-i számában olvasható tanulmány felel, mely azóta már a sajtó többi szereplőjének figyelmét is felkeltette. Az ok érthető, hiszen pont akkor érkeznek ennyire jó hírek, amikor az elektromos autózás éppen felemelkedőben van, márpedig, ha hihetünk az előrelépés részleteit kifejtő tanulmánynak, akkor az iparág és az autótulajdonosok számára akár hatszor nagyobb távolság leküzdése is elérhetővé válhat, továbbra is egyetlen feltöltést követően. A helyzet pedig az okostelefonok piacának is hatalmas lendületet hozhat, hiszen a mindent is tudó csodakészülékek végre nem csak a benchmark tesztek eredményei által versenghetnek egy-egy irodai minősítésű laptoppal, de végre üzemidőben is, és végre valóban azzá az eszközzé válhatnak, amire a felhasználók sok-sok éve várnak.
Az új, úgynevezett alkálifém-klór akkumulátorok, amelyeket a Stanford vegyészprofesszora, Hongjie Dai és a doktorjelölt Guanzhou Zhu által vezetett kutatócsoport fejlesztett ki, a nátrium-klorid (Na/Cl2) vagy a lítium-klorid (Li/Cl2) klórrá történő oda-vissza kémiai átalakításán alapulnak. Mint kiderült, a véletlennek ezúttal is legalább akkora szerepe volt, mint a lázas munkának és a tudósok hozzáértésének, a meglepetéssel zárult kísérlet eredeti célja ugyanis nem egészen ez volt. Dai és Zhu ugyanis egyáltalán nem az újratölthető nátrium- és lítium-klór-akkumulátor létrehozását tűzte ki célul, hanem a már meglévő, tionil-kloridot használó – az 1970-es években kifejlesztett –akkumulátortechnológiák továbbfejlesztésén dolgoztak. Az ok, amiért eddig még senki nem készített nagy teljesítményű újratölthető nátrium-klór vagy lítium-klór akkumulátort, az az, hogy a klór túl reaktív és kihívást jelent, hogy nagy hatékonysággal vissza lehessen alakítani kloriddá. Abban a néhány esetben, amikor másoknak sikerült bizonyos fokú újratölthetőséget elérni, az akkumulátor teljesítménye gyengének bizonyult. Egyik korai, klórral és nátrium-kloriddal végzett kísérletük során azonban a stanfordi kutatók észrevették, hogy az egyik vegyi anyag átalakulása a másikba valahogy stabilizálódott, ami némi újratölthetőséget eredményezett. "Nem gondoltam, hogy ez lehetséges" – mondta Dai. "Legalább egy évbe telt, mire tényleg rájöttünk, hogy mi folyik itt".
A kutatók elképzelései szerint akkumulátoraikat egy napon olyan helyzetekben is felhasználhatják, ahol a gyakori újratöltés nem praktikus vagy nem kívánatos, például műholdakban vagy távérzékelőkben. Sok egyébként használható műhold kering a Föld körül elavultan a lemerült akkumulátoraik miatt. A hosszú élettartamú újratölthető akkumulátorokkal felszerelt jövőbeli műholdakat napelemes töltőkkel lehetne felszerelni, ami sokszorosára növelné hasznosságukat. Egyelőre azonban az általuk kifejlesztett működő prototípus olyan kis hétköznapi elektronikai eszközökben való alkalmazásra lehet alkalmas, mint a hallókészülékek vagy a távirányítók. A szórakoztató elektronika vagy az elektromos járművek esetében még sokkal több munka van hátra az akkumulátorok szerkezetének megtervezéséhez, az energiasűrűség növeléséhez, az akkumulátorok méretének növeléséhez és a ciklusok számának növeléséhez.
Az eredmény egy lépés az akkumulátortervezés főnyereményének tartott nagy energiasűrűség felé. A kutatók eddig 1200 milliamperórát értek el grammonként a pozitív elektróda anyagából, míg a kereskedelmi lítium-ion akkumulátorok kapacitása ma legfeljebb 200 milliamperóra grammonként. "A miénk legalább hatszor nagyobb kapacitással rendelkezik" - mondta Zhu.