Az energiatárolás óriási fejlődésen esik át: az új technológiák messzebbre viszik az elektromos autókat és növelik az elektronikai cikkek akkumulátorkapacitását. Ráadásul megdőlt a fizika egyik törvénye, amivel lehetségessé válik az egyperces telefontöltés is.

Az akkumulátorok megállíthatatlanul és egyre gyorsuló tempóban fejlődnek. Már ma léteznek olyan technológiák, amelyekkel az elektromos autók futásteljesítménye felveszi a versenyt a legtartósabb belső égésű motorokkal, illetve vannak új akkumulátorok, amelyek sokszorosára növelhetik a kisebb eszközök (pl. okosórák, Bluetooth fülhallgatók) kapacitását és élettartamát. Ezeket az új vívmányokat még különlegesebbé teheti egy közel 180 éve felállított fizikai törvény megdöntése, amivel elérhető közelségbe került az egyperces telefontöltés, illetve a tízperces elektromos autó-feltöltés.
Szélsőséges hőmérsékleten is biztonságos, szupertartós akkumulátor

Az egyik legfontosabb újítás, ami az energiatárolás területén az utóbbi időben nyilvánosságra került, a Farasis Energy nevéhez kötődik. Ez a cég már 27 éve jelen van piacon, így eleve köztiszteletben áll, de amivel a júniusban rendezett ASEAN Automotive Ellátási Lánc Konferencián előállt, attól az egész szakmának leesett az álla. A legújabb fejlesztéseket a cég képviseletében Jack Peng (lenti képünkön) mutatta be. A szakértő szerint a Farasis által kifejlesztett új akkumulátortípus különösen jól alkalmazkodik a szélsőséges hőmérsékleti viszonyokhoz, de ennél szó szerint jóval messzebbre mutatnak az előnyei.

„Az általunk kifejlesztett akkumulátorok -30 és 65 Celsius fok között is képesek normálisan működni. 25 fokos környezetben egyetlen cella 2500 ciklust bír ki, miközben 45 fokos hőmérsékleten is 1500 ciklust ér el, és az állapota még ezek után is meghaladja a 70 százalékot” – magyarázta Peng a technológiáról, amelyhez képest a mai eszközök, kis túlzással, kanyarban sincsenek.

A Farasis új akkumulátorai nemcsak az autóiparban, hanem olyan új alkalmazási területeken is megjelenhetnek, mint az eVTOL-ok (függőlegesen fel- és leszálló elektromos járművek), de az elektromos motorkerékpárok piacára szintén sikeresen bevezethetők. Az új, fél-szilárd akkumulátortechnológia révén a cellák stabilitása és élettartama jelentősen növelhető – állítja a vállalat, amelynek laboratóriumi tesztjei alapján ezek az új akkumulátorok több mint 5000 ciklust is kibírnak. Ez 1,6 millió kilométernyi megtett távolságot jelent egy elektromos autó számára, ami még a belső égésű motorral rendelkező társaitól is ritkaságszámba megy.
Százszoros energiasűrűségű szilárdtest akkumulátorok a kisebb kütyükbe

Miközben a Farasis az elektromos járművek akkumulátor-ellátását forradalmasíthatja, az egyik legnagyobb Apple-beszállító TDK Corporation ugyancsak jelentős áttörést ért el a szilárdtest akkumulátorok terén. A tokiói vállalat kifejlesztette a CeraCharge nevű új akkumulátort, ami 1000 Wh/L energiasűrűséget produkál.
Ez 100-szor annyi, mint a TDK hagyományos szilárdtest akkumulátorainak energiasűrűsége.

A fejlesztést elsősorban viselhető eszközökbe, például vezeték nélküli fülhallgatókba, hallókészülékekbe és okosórákba szánják. Utóbbiak piacán és különösen az Apple-nél ennek nagyon nagy jelentősége lehet – annak tudatában pláne, hogy még a legújabb iWatch akkumulátora sem bírja tovább 18-36 óránál egy feltöltéssel.

„Az oxid alapú szilárd elektrolit alkalmazása rendkívül biztonságossá teszi az akkumulátorokat,” áll a TDK közleményében, amivel nemcsak arra utal, hogy növelhető a biztonság (az akkumulátorokban lévő lítium meglehetősen gyúlékony), hanem arra is, hogy a CeraCharge lehetővé teszi kisebb méretű, de közben jóval nagyobb kapacitású eszközök gyártását. Az új technológia révén a gyártó nagyobb élettartamot, jelentősen több töltési ciklust, gyorsabb feltöltést és hosszabb állásidőt is remélhet az akkumulátoraitól.

Az Apple-rendszerekre specializálódott 9to5Mac azt írja, az amerikai gyártó partnereként a TDK új terméke idővel olyan Apple-eszközök töltési kapacitását és tartósságát növelheti, mint a MacBook, az iPhone vagy az iWatch, de egyelőre nem bizonyos, hogy ez megtörténik-e, és ha igen, mikor. Az oldal szakértője szerint a legvalószínűbb az, hogy először az eldobható elemeket használó AirTag nyomkövetők kapják meg a CeraCharge akkumulátort. Ennek fő oka, hogy
az Európai Unió egyre vehemensebben követeli a műszaki cikkek gyártóitól az egyszerhasználatos elemek kivezetését.

A TDK-nak egyébként feltett szándéka, hogy továbbfejlessze a jelenlegi akkumulátorai cella- és csomagstruktúráját, és növelje például a kapacitást (többrétegű laminálási megoldással), valamint kibővítse a működési hőmérséklet tartományát. Ehhez minden lehetőség a rendelkezésére áll, hiszen autóipari, fogyasztói elektronikai, valamint információs és kommunikációs technológiai piacokat megcélzó, százezernél is több embert foglalkoztató vállalatként világszerte rendelkezik tervező és gyártó helyszínekkel. A pénzügyi források pedig aligha jelentenek majd akadályt: a TDK a 2024-es pénzügyi évben 14,6 milliárd dollár (5329 milliárd forint) árbevételt ért el, amiből bőven futná neki Magyarország tavalyi költségvetési hiányára (4593 milliárd forint) és 7-8 új Duna-hídra is (a legutóbb átadott, Kalocsa-Paks Duna-híd a becslések szerint 92 milliárd forintból épült).
Az akkumulátorok jövője a gyorsabb töltéstől is függ

Amíg a fentebb írt két vezető technológiai vállalat áttörő megoldásokkal rukkolt elő, a tudomány sem pihenhet, hiszen nem csak a nagyobb teljesítmény és biztonság, vagy a minél fenntarthatóbb felhasználás fontos a piacképes új akkumulátorok létrehozásához, hanem a töltés gyorsasága is. A Farasis Energy és a TDK Corporation technológiai innovációi új helyzetet teremthetnek mind az autóipar, mind pedig a viselhető eszközök és számos más alkalmazási terület számára.

A sikeres energiaátmenet viszont csak akkor lehetséges, ha az új akkumulátorok akár percek alatt feltölthetők. Igen, az elektromos autók is.

A Colorado Boulder Egyetem tudósainak új eredménye olyan jövőt vetít előre, amiben ez már egyáltalán nem lehetetlen.
Az amerikai kutatók lényegében megdöntöttek a fizika egyik, majdnem 180 éve kőbe vésett törvényét,

amikor rájöttek, hogy az ionok bizonyos körülmények között máshogy mozognak, mint ahogy azt Kirchhoff 1845-ben leírta. Az áram elektromos áramkörökben történő áramlásáról szóló tankönyvi anyag szerint „a csomópontba befolyó áramok összege megegyezik az onnan elfolyó áramok összegével”.

Nos, nem feltétlenül – állítja a meg Proceedings of the National Academy of Science folyóiratban megjelent tanulmány. Ennek vezető szerzője, Ankur Gupta közleményben azt írja, „a szuperkondenzátorok elsődleges vonzereje a sebességükben rejlik, de hogyan tehetjük gyorsabbá az energia töltését és felszabadítását? Nos, az ionok hatékonyabb mozgásával”.

A tudós és csapata laboratóriumi kísérletekkel kutatta, hogy hogyan mozognak az ionok egy apró pórusokból álló, bonyolult hálózatban. Megállapították, hogy az elektronokkal ellentétben elektromos mezők és a diffúzió hatására mozgó ionok másképpen viselkednek a pórusok kereszteződéseiben lévő csomópontokban, mint ahogy azt Kirchhoff gondolta. Az amerikai egyetem tanulmánya előtt az ionok mozgását csak egyenes pórusban írta le a szakirodalom, de az új felfedezés révén kiderült, hogy a folyamat több ezer összekapcsolt pórus bonyolult hálózatában is jól szimulálható és előre jelezhető, nagyon rövid idő alatt. A kutatás nyomán lehetségessé válik olyan szuperkondenzátorok építése, amelyekkel
a laptop- vagy telefontöltés egyetlen perc alatt megoldható, de még egy elektromos autóra sem kell majd 10 percnél többet várni a töltőállomás mellett.

Guptáék felfedezése nemcsak az elektromos kocsikban és a mindennapi elektronikai cikkekben lévő akkumulátorok energiatárolása, hanem az elektromos hálózatok miatt is jelentős, hiszen az ingadozó energia-felhasználás egyre hatékonyabb tároló megoldásokat igényel, hogy kisebb kereslet esetén csökkenjen a pazarlás, míg magasabb kereslet idején biztosított legyen a gyors kiszolgálás.

Az új szuperkondenzátorok – amelyek az ionok felhalmozódására támaszkodnak – rövid töltési idővel és nagyobb élettartammal rendelkeznek majd, mint a ma ismert hagyományos akkumulátorok. És éppen ilyen eszközök gyártása vált lehetségessé az amerikai egyetem felfedezése által.

A – nem is annyira távoli – jövő összességében jóval hatékonyabb, biztonságosabb, fenntarthatóbb és villámgyorsan feltölthető akkumulátorok felé mutat. Már csak az kell, hogy az innovatív vállalatok legújabb termékei és a következő generációt segíteni akaró tudósok eredményei kikövezett utat kapjanak a piacra lépés felé. És éppen ez az egyik legnehezebb kérdés, mert egyszerre kell rá nyitottá válnia felhasználónak, gyártónak és törvényalkotónak. Nagyon drukkolunk, hogy így legyen!

Forrás: szeretlekmagyarorszag.hu