Az elektromos autók térnyerésével egyre nagyobb mennyiségben van szükség lítiumra, a villanyhajtású járművek többsége ugyanis napjainkban még lítium-ion akkumulátorokat használ. Ezekben az ionok egy elektrolit folyadékon keresztül áramlanak, azonban több probléma is van az alkalmazásukkal. A lítium bányászata ugyanis rendkívül környezetszennyező, emellett a Li-ion akkumulátorok tűzveszélyesek is: az elektrolit ugyanis akár kisebb mechanikai hatásra kiszivároghat, ami robbanáshoz vagy tűzhöz vezethet.
A Science Daily számolt be róla, hogy a Korea Advanced Institute of Science and Technology kutatói a Nature tudományos folyóiratban tették közzé legújabb felfedezésüket: olyan akkumulátort fejlesztettek ki, amelyben az elektrolit szerepét egyszerű gumi látja el - írja a Science Daily.
Itt egy kis kitérőt kell tennünk, a tudományos áttörés értékeléséhez ugyanis meg kell említenünk a dielektromos elasztomernek nevezett anyagokat. Ezeket a mesterséges gumiból készülő anyagokat gyakran használják a különféle hordozható elektronikai eszközökben és az úgynevezett "puha" robotokban. A lényegük, hogy mechanikai hatásra megváltozik az elektromos vezetőképességük, illetve mágnesesség hatására képesek megváltoztatni az alakjukat.
A gumialapú akkumulátorok nagyobb hatótávú elektromos autókat eredményezhetnek (Fotó: Pacific Northwest National Laboratory)
Ezt a tulajdonságot használták ki a koreai kutatók, akik rájöttek, hogy egy különleges térbeli struktúrává alakítva a gumi alapú elasztomer rekndkívül gyors ionvándorlást tesz lehetővé, aminek köszönhetően nagyobb kapacitású akkumulátorokat lehet létrehozni. Ez jó hír az elektromos autókat forgalmazó cégeknek, ahol jelenleg épp az úgynevezett szilárdtest-akkumulátoroktól remélik a lítiumos telepek kiváltását.
"Az iparágban most mindenki a szervetlen anyagokból készülő szilárdtest-akkumulátorokra fókuszál" - idézi a lap Seung Woo Lee-t, a kutatáson dolgozó csapat egyik kutatóját. "Ezeket azonban bonyolult és drága létrehozni, ráadásul a környezetet is erősen terhelik."
A gumialapú akkumulátor ezzel szemben rendkívül olcsón előállítható és a lítiumhoz hasonló fémekhez képest a környezeti terhelése is lényegesen kisebb.
A koreai kutatók nagy áttörése az volt, hogy rájöttek: az elasztomer megfelelő kezelésével térbeli kristályszerkezetet tudnak létrehozni a gumi molekuláiból, ami felgyorsítja az ionok vándorlását, elektromkémiai stabilitást biztosít az akkumulátornak, ráadásul a mechanikai hatásokkal szemben is jóval ellenállóbbá teszi, mint egy Li-ion akku esetén lehetséges. A kezeléshez ráadásul nincs szükség magas hőmérsékletre sem, ami azt jelenti, hogy az így kifejlesztett szilárdtest-akkumulátor akár szobahőmérsékleten is megbízhatóan tud működni.
Lee rámutatott, hogy a gumi tulajdonságai és könnyű hozzáférhetősége miatt lényegesen olcsóbb akkumulátorok gyártását teszi lehetővé. Kutatócsoportjával most azt fogja vizsgálni, hogyan lehet felgyorsítani az új típusú akkumulátorok töltését.