Azt várják az új, vizes cink alapú technológiától, hogy kiváltja a robbanásveszélyes lítiumion akkukat.
Jelenleg az újratölthető akkumulátorok terén a legkiforrottabb technológiával rendelkező lítiumion-alapú akkumulátorok a legelterjedtebbek. Viszont a kigyulladás veszélye miatt ezek nem igazán alkalmasak nagy kapacitású energiatároló rendszerekben. Emellett a nemzetközi nyersanyagbeszerzés instabilitása is problémaként jelentkezik.
Így a figyelem a „vizes cink” akkumulátorokra kezd terelődni. A vizes cink akkumulátorok vizet használnak elektrolitként, így a gyökerénél szüntetik meg a kigyulladások okát, illetve az egyik alapanyagként használt cink ára a lítium árának 1/16-át sem éri el. Ennek ellenére eddig nem igazán sikerült kereskedelmi forgalomba hozni.
A Koreai Tudományos és Technológiai Kutatóintézet (KIST) Energiatároló Kutatóközpontjában I Min A professzor csapata sikerrel járt a kereskedelmi forgalomba hozatal céljából kulcsfontosságú, ún. „nagy sűrűségű cink fémes anód” gyártási technológiájának kifejlesztésében.
Ezzel a gyártási technológiával főleg egy olcsó és környezetbarát oldat felhasználásával, mindössze egy könnyű és egyszerű galvanizálási folyamattal is nagy energiasűrűségű és hosszú élettartamú cink fémes anódot tudnak készíteni, így remélhetőleg lehetővé teszi majd a vizes cink akkumulátorok tömeggyártásának beindítását.
Az elmélet szerint a vizes cink akkumulátorok többszörös töltésű (polivalens) ionok felhasználásával iononként kettő elektront használnak, ezért a térfogatonkénti energiasűrűség szempontjából előnyösebbek az alkálifémes ionokhoz mérten.
A cink kapacitása a katódénak 5-szörösét éri el, de a térfogatonkénti energiasűrűség szempontjából a következő generációs akkumulátornak kikiáltott nátrium-ion akkumulátorokkal összehasonlítva is jobb a versenyképessége.
Azonban a cink anódos cella működése közben időnként nanorészecskék keletkeznek, és korrózió lép fel, illetve folyamatosan csökkenti a tölthető (másodlagos) cella energiasűrűségét és élettartamát.
Az eddigi kutatások a normálisnál 20-szor vastagabb cink bevonatot használtak, ezzel kompenzálva az élettartam csökkenését. Ez viszont paradox módon, a cink bevonatos akkumulátorok legnagyobb előnyének számító energiasűrűség és az árbeli versenyképesség csökkenéséhez vezetett.
Így tehát I Min A professzor és csapata a vizes cink akkumulátorok élettartamának és energiasűrűségének csökkenését okozó mellékreakciók csökkentése érdekében feltárta a cink anód mikroszerkezetét. Ezért egy szobahőmérsékleten könnyedén előállítható mély eutektikus oldatot (DES) készítettek.
Az előállított környezetbarát DES folyadék kolin-klorid és karbamid 1:2 mól arányú keverékével készült, melynek olvadáspontja 12 °C.
A kutatók megerősítették, hogy a DES folyadékban a cink és réz áramgyűjtő rétegek között spontán módon réz-cink ötvözet képződött, nagy sűrűségű cink részecskékkel. Az így kapott cink fémes anódot vizes cink akkumulátorba helyezték és a korróziós reakciókat elnyomva, több, mint 7000 ismételt töltési ciklus után is megtartotta az akkumulátor a kapacitásának 70%-át.
Ez a hasonló, vékony cink réteget alkalmazó korábbi kutatások közt is szembetűnő eredmény; és a kereskedelmi forgalomban lévő lítiumion-akkumulátorok töltési ciklusának számát (1000-2000 töltés) is nagyban meghaladja.
I Min A professzorasszony szavai szerint kulcsfontosságú technológiát fejlesztettek ki a vizes cink akkumulátorok kereskedelmi forgalomba hozatalához, mely kiküszöböli az energiatároló rendszerek legnagyobb problémájának számító tűzveszélyességet, ezzel segítve a megújuló energiák elterjedését. A nagy sűrűségű cink anód gyártásának ez a technológiája lényegében ötvözi a gazdaságos és környezetbarát DES oldatot az iparban már széles körben használatos galvanizálási folyamattal, megnyitva ezzel az utat a vizes cink akkumulátorok tömeggyártása előtt.
Forrás: industrynews.com
