Dél-koreai kutatók megduplázták az akkumulátorok energiasűrűségét

Egy dél-koreai kutatócsoport jelentős technológiai áttörést ért el az akkumulátorfejlesztés területén: egy anódmentes lítiumfém akkumulátorral 1 270 Wh/l térfogati energiasűrűséget sikerült elérniük. Ez az érték közel kétszerese annak a nagyjából 650 Wh/l-es energiasűrűségnek, amelyet a jelenleg az elektromos autókban alkalmazott lítiumion-akkumulátorok tudnak felmutatni. A fejlesztés lényegesen hosszabb hatótávot és kompaktabb energiatárolást ígér a jövő elektromos járművei számára.

Dél-koreai összefogás a háttérben

A kutatást a POSTECH, a KAIST és a Gyeongsang National University szakembereiből álló csapat végezte, az eredményeket pedig 2025 decemberében publikálták a Advanced Materials tudományos folyóiratban. Bár az „anódmentes” megnevezés műszakilag nem teljesen pontos – hiszen az akkumulátornak továbbra is van pozitív és negatív elektródája –, az iparágban bevett elnevezésnek számít, mivel elhagyható a hagyományos anódgyártás, valamint a grafit vagy szilícium feldolgozása.

Miért ennyire hatékony az anódmentes kialakítás?

A technológia lényege, hogy töltés közben maga a lítiumfém alakul ki az anód szerepét betöltő felületen. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a lítiumionok közvetlenül az áramgyűjtőre rakódnak le, amely az anód oldalon jellemzően rézből készül. A kutatók szemléletes hasonlata szerint ez olyan, mintha ugyanakkora térfogatú tartályt több üzemanyaggal töltenénk meg, hiszen az „felesleges” komponensek elhagyásával több aktív anyag fér el azonos méretben.

Nem véletlen, hogy az ipar is komolyan érdeklődik a megoldás iránt: a japán Panasonic például 2027 végére tervezi az anódmentes akkumulátorcellák piaci bevezetését.

A legnagyobb kihívás: dendritek és élettartam

Az anódmentes lítiumfém akkumulátorok egyik legnagyobb problémája a lítium egyenetlen lerakódása, amely tűszerű dendritek kialakulásához vezethet. Ezek a képződmények megnövelik a rövidzárlat és a biztonsági kockázatok esélyét, különösen akkor, ha átszakítják az elválasztó fóliát. Emellett az ismételt töltési és kisütési ciklusok során a lítiumfelület gyorsan károsodhat, ami jelentősen csökkenti az akkumulátor élettartamát.

„Parkoló” a lítiumnak és védőréteg a stabilitásért

A dél-koreai kutatócsoport kétirányú megközelítéssel kezelte ezeket a problémákat. Az egyik kulcselem egy „reverzibilis hordozóanyag”, amely polimer vázból és egyenletesen eloszlatott ezüst nanorészecskékből áll. Ez a szerkezet biztosítja, hogy a lítiumionok meghatározott helyeken rakódjanak le, így drasztikusan csökken a rendezetlen lerakódás és a dendritképződés esélye. A kutatók találó megfogalmazása szerint ez olyan, mint egy kijelölt parkoló a lítium számára.

Második lépésként egy speciális elektrolitot is kifejlesztettek, amely egy vékony, de rendkívül ellenálló védőréteget hoz létre a lítium felületén. A hasonlat itt is beszédes: ez a réteg olyan, mint egy tapasz a bőrön, amely megakadályozza a dendritek növekedését, miközben továbbra is biztosítja a lítiumionok szabad mozgását.

Laboron túl: autóiparhoz közeli eredmények

Az így kialakított rendszer kiemelkedő teljesítményt mutatott. Nagy felületi kapacitás és nagy áram­sűrűség mellett az akkumulátor 100 ciklus után is megőrizte kezdeti kapacitásának 81,9 százalékát, miközben az átlagos Coulomb-hatékonyság elérte a 99,6 százalékot. Ezek az eredmények tették lehetővé a rekordnak számító, 1 270 Wh/l térfogati energiasűrűség elérését az anódmentes lítiumfém akkumulátorok kategóriájában.

Különösen fontos, hogy a méréseket nemcsak kis laborcellákon, hanem nagyobb, tasakos kivitelű cellákban is megerősítették, ráadásul NMC811 katóddal, amely technológia nagyon közel áll a mai elektromos autókban alkalmazott megoldásokhoz.

Közelebb az utcára kerülő áttöréshez

A projekt vezetői szerint a fejlesztés valódi mérföldkő. Soojin Park professzor hangsúlyozta: „ez a munka valódi áttörést jelent, mivel egyszerre kezeli az anódmentes lítiumfém akkumulátorok hatékonysági és élettartam-problémáit”. Tae Kyung Lee professzor pedig kiemelte: „tanulmányunk azt bizonyítja, hogy kereskedelmi forgalomban is elérhető oldószereken alapuló elektrolittervezéssel egyszerre érhető el magas lítiumion-mobilitás és stabil határfelületi viselkedés”.

Mindez újabb fontos lépés lehet afelé, hogy az anódmentes lítiumfém akkumulátorok a jövőben ne csak laboratóriumi különlegességek, hanem az elektromos járművek mindennapi energiatároló megoldásai legyenek.