Szilárdtest-akkumulátor: egyszerű megoldás fékezheti a dendritek növekedését

A szilárdtest-akkumulátor régóta az energiatárolás egyik legígéretesebb technológiája. Nagyobb energiasűrűséget, gyorsabb töltést és biztonságosabb működést ígér. A széles körű elterjedést azonban eddig egy apró, mégis komoly probléma akadályozta: a dendritek kialakulása.

Ezek tűszerű, mikroszkopikus képződmények. Töltés közben a szilárd elektrolit belsejében növekednek. Ha elérik a másik elektródát, rövidzárlatot okozhatnak. A Stanford Egyetem és a SLAC kutatói most meglepően egyszerű módszert találtak a jelenség kordában tartására.

Nem eltüntetik, hanem más irányba terelik a dendriteket

A kutatók röntgenvizsgálatokkal keresték a dendritek kiindulópontját. Korábban vita zajlott arról, hogy ezek a felszínen vagy mélyebben születnek-e.

A vizsgálatok szerint a növekedés gyakran nanoméretű pórusoknál és belső anyaghibáknál indul. Ez fontos felismerés, mert így nem feltétlenül szükséges tökéletes, hibamentes kerámiát gyártani.

A csapat egy alakemlékező ötvözetből készült gyűrűt helyezett az elektrolit köré. A gyűrűt 170 Celsius-fokra melegítették. Összehúzódása folyamatos oldalirányú nyomást gyakorolt az akkumulátorra.

Az eredmény különösen érdekes lett. A dendritek továbbra is megjelentek a belső hibáknál. A nyomás azonban megváltoztatta növekedési irányukat.

Függőleges terjedés helyett vízszintesen növekedtek az elektroliton belül. Így nem tudták összekötni az elektródákat. A cellák pedig több ezer töltési ciklust is kibírtak meghibásodás nélkül.

Mit jelenthet ez az elektromos autók számára?

A módszer egyelőre laboratóriumi fázisban jár. Ennek ellenére komoly lehetőséget kínál az elektromos járművek fejlesztésében.

• Hosszabb hatótáv: a nagyobb energiasűrűség könnyebb akkumulátort és több megtett kilométert jelenthet.
• Gyorsabb töltés: a rövidzárlatok megelőzése biztonságosabb gyorstöltést támogathat.
• Biztonságosabb működés: a kerámia elektrolit nem gyúlékony, ezért mérsékelheti a hőkitörés kockázatát.

Okostelefonokban és energiahálózatokban is megjelenhet

A technológia nemcsak az autóipar számára lehet fontos. Vékonyabb telefonok, hosszabb üzemidejű laptopok és tartósabb viselhető eszközök is készülhetnek vele.

Az energiahálózatok szintén profitálhatnak a több ezer ciklust elviselő akkumulátorokból. Szerintem éppen ez teszi izgalmassá a felfedezést: nem egy csodás új anyag, hanem egy mérnöki trükk hozhat áttörést.

A szilárdtest-akkumulátorok kereskedelmi bevezetéséhez még további tesztek és olcsó, tömeggyártható megoldások szükségesek. A mechanikai nyomás alkalmazása azonban reálisabbá teheti az utat a laborból a mindennapi használat felé.