A kén az egyik legolcsóbb és legkönnyebben beszerezhető anyag a Földön, és könnyen lehet, hogy épp ez kerül a jövő villanyautóinak akkumulátoraiba. A Nissan, az Oxfordi Egyetem és a brit Gelion ebben a hónapban indít közös kutatási programot, amelynek tétje semmi kevesebb, mint hogy a drága nikkelt és kobaltot felváltó, kénalapú szilárdtest-akkumulátort fejlesszenek. A technológiát sokáig zsákutcának tartották, mostantól viszont a Nissan a maga világszinten is jelentős fejlesztési kapacitását állítja mögé — ami önmagában jelzi, hogy valami megváltozott a kénes cellák körül.
Egy filléres anyag a drága fémek helyett
A jelenlegi villanyautókban a legdrágább alkatrész az akkumulátor, és annak árát jórészt a katódban használt nikkel és kobalt hajtja fel. Ezzel szemben a kén olcsó, könnyen hozzáférhető, és a Gelion szerint a meglévő gyártósorokba is beilleszthető — vagyis nem kell hozzá nulláról új gyárakat építeni. A vállalat megközelítésében a hagyományos lítiumion-akkumulátorok katódját úgynevezett nanoenkapszulált kénnel, röviden NES-technológiával váltanák ki. Ennek nyomán nemcsak olcsóbb, hanem stabilabb beszerzésű alapanyagra épülő cellák jöhetnének létre, ami az autóipar egyik régi fájó pontját kezelné.
Mi az a CoRe-SoLiS, és kik állnak mögötte
A program hivatalos neve „Cost-effective, Resilient Solid-state Li–S”, röviden CoRe-SoLiS, ami nagyjából költséghatékony, ellenállóképes szilárdtest lítium-kén akkumulátort jelent. A célkitűzés egy olyan cella kifejlesztése, amely egyszerre kínál nagy töltési teljesítményt, magas energiasűrűséget és hosszú élettartamot — vagyis azt a hármast, amit ma minden gyártó keres. A Nissan a Nissan Technical Centre Europe (NTCE) révén vesz részt a munkában, az Oxfordi Egyetem az akadémiai hátteret adja, a katódtechnológiát pedig az angliai Norwichban működő Gelion Technologies fejleszti. Érdekes adalék, hogy a Gelion korábban elsősorban folyékony elektrolitos akkumulátorokra koncentrált, most viszont épp a szilárdtest-irányban látja a legnagyobb potenciált a saját anyagában.
A nanoenkapszulált kén titka
A Gelion azt ígéri, hogy az NES-katód „drop-in” megoldásként illeszthető a meglévő és a jövőbeli szilárdtest-akkumulátor-gyártósorokba, vagyis a gyártóknak nem kell teljesen átállniuk egy idegen technológiára. Adrien Amigues, a Gelion brit és európai elnöke, egyben a projekt vezetője szerint a technológia egyedülálló lehetőséget kínál arra, hogy kiváltsa az NMC-katódot — vagyis a ma széles körben használt nikkel-mangán-kobalt összetételt. John Wood vezérigazgató pedig úgy fogalmazott, hogy az akkumulátorteljesítmény határainak kitolásában két, egymástól független lehetőség rejlik: a szilárdtest-technológia és a kénalapú katódanyag, és ez a projekt épp e kettőt egyesíti. A partnerek szerint a Gelion kénkatódjának integrálása a tömeggyártású szilárdtest-akkumulátorok két kulcsfontosságú akadályát, a tartósságot és a költséget egyszerre kezelheti.
A poliszulfid-probléma, ami eddig megfogta a lítium-kén akkumulátort
A kénes celláknak megvan a maguk árnyoldala, és nem véletlenül nem terjedtek el eddig. A lítium-kén akkumulátor (Li-S) egyik fő gyengéje a poliszulfidok kialakulása, amely rontja a teljesítményt és látványosan csökkenti a ciklusélettartamot — vagyis a cella idő előtt elhasználódik. A projekt résztvevői szerint épp ezt a korlátot lehet leküzdeni az NES-technológiával, és így olyan teljesítményszintek nyílhatnak meg a kénkatódok előtt, amelyeket korábban megvalósíthatatlannak tartottak. Ennél több műszaki részletet egyelőre nem árultak el, csak annyit, hogy a támogatás felgyorsíthatja a fejlesztést, és előmozdíthatja a NES-katódok beépítését a szilárdtest-rendszerekbe.
Mennyibe kerül, és ki állja a számlát
A projekt teljes költsége várhatóan 3,4 millió font, ami nagyjából 3,9 millió euró, és ennek mintegy kétharmadát, pontosan 2,4 millió fontot a brit kormány közpénzből fedez. Ebből az következik, hogy az ipari és kutatói szereplőkre együttesen körülbelül 1 millió font, vagyis nagyjából 1,15 millió euró saját hozzájárulás jut — a teljes büdzsé alig 29 százaléka. Ez a finanszírozási arány jól mutatja, hogy az Egyesült Királyság stratégiai prioritásként kezeli a hazai akkumulátor-fejlesztést: a kockázat nagyobb részét az állam vállalja, miközben a Nissan és a Gelion a saját know-how-ját teszi az asztalra.
Mit jelenthet ez a villanyautók jövőjére
A partnerek szerint a CoRe-SoLiS eredményei megalapozhatják a szilárdtest-akkumulátorok későbbi felskálázását, gyártását és kereskedelmi bevezetését, sőt akár az energiatárolási szektorral való együttműködést is. A Gelion egyébként már most több komoly partnerrel dolgozik, köztük a japán TDK-val, a brit QinetiQ-kel és a német Max Planck Kolloid- és Határfelület-kutató Intézettel, ami jelzi, hogy nem egy elszigetelt laborkísérletről van szó. Ettől függetlenül érdemes józannak maradni: a kénes akkumulátorokat évtizedek óta a „következő nagy dobásként” emlegetik, és a labortól a szalonig vezető út hosszú. Ha viszont a NES-technológia tényleg leküzdi a poliszulfid-problémát, akkor egy olcsóbb, bőséges alapanyagra épülő akkumulátorgeneráció kerülhet közelebb a valósághoz — és ennek a végén éppen a vásárló járhat jól.
Kövesd az e-cars.hu-t a Facebookon is, további tartalmakért! ›
