Energia és mobilitás zöld szemszögből

Miért késnek az akkumulátor fejlesztések?

2020. április 01. • írta: ZöldEnergia

A lítium-kén (Li-S) akkumulátor technológiát már jó ideje méltatják, mint az egyik legígéretesebb új megoldást arra, hogy a jelenlegi akkumulátor típusok jellegzetes gondjait például az energia sűrűség és tartósság szempontjából megoldják, és közben megoldást jelentsenek a világ méretű gyártással összefüggésbe hozott nikkel vagy kobalt hiány megelőzésére is. Emiatt a Li-S rendszerű akkumulátorok hatalmas figyelemnek örvendtek az elmúlt években, a tudományos és ipari szemszögből is. Ennek ellenére jelenleg csak néhány megalapozott kutatási eredmény áll rendelkezésre a működő, több-rétegű tasakos rendszerű akkumulátorokról, viszont átfogó elemzések — beleértve a (fajlagos) költségek szisztematikus számbavételét is — még hiányzik, írja a Joule szaklap.

lis_akkumulatorok_felepitese.png

A Joule szaklapban megjelent cikk szerint, ebben a témakörben is szokványossá vált az alaptalan elvárások kergetése, amelyek egyrészt a laboratórium eredményeket vetíti előre ipari méretben, nem számolva az ilyen körülmények között gyakran alkalmazott lítium vagy elektrolit felesleggel, másrészt pedig teljesen figyelmen kívül hagyják, hogy sem a tényleges ipari prototípusok, sem a tényleges költségelemzések nem állnak rendelkezésre ekkor még, hogy a tényleges ipari alkalmazás körülményeit figyelembe lehessen venni. A cikk szerint általános probléma, hogy az anyagi tulajdonságokból fakadó előnyöket túlbecsülik a kutatók, míg a másodlagos — főleg a negatív hatással bíró — paraméterek okozta akadályokat alulbecsülik vagy egyszerűen a szőnyeg alá seprik.

A Li-S technológia gyors ipari alkalmazásához elengedhetetlen, hogy a prototípusok szintjén a lehető leggyorsabb tudásátvitel történjek az akadémiai és ipari szereplők között. Emellett az is rendkívül fontos, hogy az alapkutatási programok továbbra is a központi technológiai kérdésekre koncentráljanak: például az anód és elektrolit degradációjának és az ehhez vezető okok mélyebb megértésére, az elektródák porozitásának vagy a cellákban uralkodó nyomás további feltérképezésére.

A laboratóriumi kísérletek során az életciklus hosszát, a töltési gyorsaságot és energiasűrűséget rendszerint túlbecslik a kutatók, főként az elektrolit és az anód többlet mennyiségének köszönhetően, amelyek miatt az elhasználódás (degradáció) sokkal kevésbé észlelhető. Az ilyen eredmények alapján aztán az ipari alkalmazás szintjére előrevetített értékek sokkal kecsegtetőbbek a valóságnál.

Az új típusú analitikai eljárások és műszerek segítségével manapság már könnyebb gyér elektrolitos (lean elektrolyte) környezetben is mérni. Emellett a működés közbeni, úgynevezett in situ, mérések az elektrolit és elektródák elhasználódását is lehetővé teszik.

A különböző formájú akkumulátorok működése közben változó geometriájú és eloszlású nyomás többlet alakul(hat) ki a cellákban. Az anód elhasználódása mellett a különböző elektrolitok alkalmazása és az általuk okozott katód duzzadás (swelling) vagy éppen összenyomódás (compaction) komolyabb tanulmányozása is szükséges. Ezek megfelelő feltérképezése is fontos információ a későbbi ipari alkalmazás megindulásához szükséges idő lecsökkentéséhez, hiszen a cellák mechanikus stabilitásának biztosítása nélkül még egy új technológia sem nyert ipari szinten komolyabb teret. [Vagy ha nyert, de később kiderültek ilyen hiányosságok, azok rendszerint már komoly gondot okoztak, lásd a lítium-ion alapú akkumulátorok öngyulladása a Boeing repülőkben, a szerk.]

A fentiekre is figyelve, a cikk szerint, a Li-S akkumulátor technológia — és általában az akadémiai, laboratóriumi körülmények között kitalált új energiatárolási megoldások — sokkal gyorsabban juthatnak el a tényleges ipari alkalmazás szintjére. Ez pedig elengedhetetlen ahhoz, hogy hosszútávon is fenntartható, biztonságos és kis anyagigényű energia tárolási megoldásokat tudjuk globális szinten üzembe helyezni.

1 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://zoldenergia.blog.hu/api/trackback/id/tr9515569366

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

GyMasa 2020.04.01. 10:18:16

És, a Li-S azért is jó, mert, amikor kigyullad, akkor fincsi kéndioxidot ereget ki magából.