A Samsung SDI bemutatta lítiumfém-akkumulátorokhoz fejlesztett, optimalizált elektrolitját, amely a technológia egyik legnagyobb kihívására, a dendritképződésre kínál megoldást. A vállalat szerint áttörést jelentő fejlesztésről van szó, amely jelentősen javíthatja az ilyen cellák élettartamát és biztonságát.
A dendritképződés: a lítiumfém-akkumulátorok Achilles-sarka
A dendritek kialakulása az anódon régóta komoly akadálya a lítiumfém-akkumulátorok széles körű elterjedésének. Ezek a tűszerű lítiumlerakódások idővel átszúrhatják a szeparátorfóliát, ami belső rövidzárlathoz, szélsőséges esetben pedig a cella meghibásodásához vezethet. Ez a jelenség nemcsak az élettartamot rövidíti le drasztikusan, hanem komoly biztonsági kockázatot is jelent.
A Samsung SDI most olyan új elektrolit-összetételt dolgozott ki, amely stabil határfelületet képez az anód felszínén, ezáltal hatékonyan visszaszorítja a dendritképződést. A kulcs egy fluor alapú gél-polimer elektrolit, amely stabil interfészt hoz létre az anód felületén.
Nemzetközi kutatási összefogás hozta az áttörést
A fejlesztés egy nemzetközi kutatási együttműködés keretében valósult meg. A projektben részt vett a Samsung SDI dél-koreai kutatóközpontja, az SDI R&D America, valamint a Columbia University szakemberei is. A közös munka eredményeként megszületett fluor alapú gél-polimer elektrolit képes stabil interfészt kialakítani az anód felszínén, amely hosszú távon is ellenáll a dendritképződésnek.
A kutatási eredményeket a Joule című tudományos folyóiratban publikálták, amely a világ egyik vezető energetikai kutatási szaklapja. A publikáció tudományos szinten is megerősíti a technológia jelentőségét és életképességét.
Miért kulcsfontosságú a lítiumfém-technológia?
A lítiumfém-akkumulátorokban óriási potenciál rejlik, mivel az elméleti számítások szerint energiasűrűségük akár 1,6-szorosa is lehet a hagyományos lítiumion-cellákénak. A nagyobb energiasűrűség azt jelenti, hogy azonos akkumulátorméret mellett egy elektromos jármű nagyobb hatótávolságot érhet el, vagy ugyanakkora hatótávhoz kisebb, könnyebb és költséghatékonyabb akkumulátorcsomag is elegendő lehet. Azonban a korlátozott ciklusélettartam eddig megakadályozta a technológia kereskedelmi bevezetését, mivel ezek a cellák a Samsung SDI megfogalmazása szerint „jellemzően csupán néhány tucat töltési-kisütési ciklusra korlátozódtak”.
A vállalat közleményében így fogalmazott: „A kutatócsoport jelentősen javította a lítiumfém-akkumulátorok élettartamát és biztonságát egy gél-polimer elektrolit alkalmazásával. Egy fluor alapú gél-polimer elektrolit kifejlesztésével, amely stabil határfelületet hoz létre az anód felszínén, a csapat hatékonyan elnyomta a dendritképződést, amely hosszú ideje rontotta a lítiumfém-akkumulátorok teljesítményét.”
„A Joule folyóiratban való megjelenés tudományos megerősítést ad technológiánknak, amely javítja a lítiumfém-akkumulátorok biztonságát, amelyet hosszú ideig kulcsfontosságú gyengeségnek tekintettek” – mondta Yong Lak Joo, a Samsung SDI kutatás-fejlesztési központjának ügyvezető alelnöke és vezetője. „Globális kutatási hálózatunkra támaszkodva tovább gyorsítjuk a következő generációs akkumulátortechnológiák fejlesztését.”
A tanulmány társszerzője, Yuan Yang, a Columbia Egyetem professzora hozzátette: „Ez a kutatás jelentős előrelépést jelent a lítiumfém-akkumulátorok teljesítményének javításában egy új elektrolit-összetétel révén, és egy lépéssel közelebb hozza a következő generációs akkumulátorok kereskedelmi bevezetését.”
Mit jelent ez az elektromos autók számára?
Amennyiben a technológia ipari méretekben is beválik, a lítiumfém-akkumulátorok új korszakot nyithatnak az elektromos járművek piacán. A nagyobb energiasűrűség, a javuló biztonság és a hosszabb élettartam együttesen lehetővé teheti, hogy a jövő elektromos autói könnyebbek, hatékonyabbak és nagyobb hatótávúak legyenek.
A Samsung SDI fejlesztése így nemcsak laboratóriumi siker, hanem potenciálisan az egész iparág számára meghatározó mérföldkő lehet.
