Optimali­zálnák az akkumulátorok feltöltését

Szakemberek először nézték végig a feltöltési és a lemerítési folyamatot az energiatárolók belsejében.

A Müncheni Műszaki Egyetem munkatársai által vezetett kutatócsoport neutronok segítségével a feltöltések és a lemerítések közben pillantott be egy akkumulátor belsejébe. Az így szerzett tapasztalatok segíthetnek a töltési folyamatok optimalizálásában. Dr. Anatolij Szenyisin, a Müncheni Műszaki Egyetem tudósa kijelentette, hogy akkumulátort feltöltenek, akkor az energiatároló töltöttségi szintje eleinte nagyon gyorsan emelkedik, utána viszont lassabban. A helyzet ahhoz hasonlítható, amikor valaki egy szekrénybe pakol be, eleinte könnyen és gyorsan halad, majd egyre nagyobb erőfeszítésébe kerül, hogy szabad helyet találjon.

A szakemberek azt már pontosan tudják, hogy miként épül fel egy akkumulátor belső struktúrája a feltöltés előtt és után. Most azonban egy strukturált pordiffraktométer segítségével a teljes lemerítési és feltöltési folyamat közben tekintettek bele egy lítiumion-energiatárolóba és azt vizsgálták, hogy hogyan oszlanak el a lítiumok. Ehhez felhasználtak egy anyagkutatási diffraktométert is.

Töltés közben a lítium-ionok a pozitív töltésű elektródáról a negatív töltésű elektródára, kisütéskor pedig a másik irányba vándorolnak. Megfigyelhető volt, hogy a lítiumok eloszlása a feltöltés és a lemerítés során folyamatosan változott. Szenyisin elmondta, hogy ha a lítiumok egyenlőtlenül vannak elosztva, akkor az akkumulátornak abban a részében, ahol túl sok vagy túl kevés lítium található, nem működik száz százalékosan a lítiumok cserélődése az anódok és a katódok között. Amennyiben viszont az eloszlás kiegyenlített, egyenletes, akkor nő a teljesítmény.

A kutatóknak nagyon nagy felbontásban sikerült megörökíteniük a lítium egyenetlen eloszlását egy akkumulátorban: a teljes akkumulátor rögzítéséhez egy-egy apró résztérfogatot vizsgáltak meg, majd ezeket az egyes méréseket egy nagy képbe egyesítették. A kutatók a mikrométeres tartományban is végeztek méréseket, ezáltal felismerték, hogy általában nem csupán az elektródarétegeken, hanem azokra merőlegesen is egyenlőtlen módon oszlanak el a lítiumok. A megfigyelt jelenségek hosszú távon segíthetnek az energiatárolók továbbfejlesztésében. Szenyisin úgy vélte, hogy az akkumulátorok számos tulajdonságát lehet a lítiumok elosztásával befolyásolni. Amennyiben jobban kontrollálni tudják ezt a dolgot, akkor jelentős mértékben növelhető a jövőben az energiatárolók teljesítménye.