Nem várt helyről érkezhet segítség: a NASA saját magát is meglepte az új akkujával
A NASA kutatói előrehaladást értek el egy olyan innovatív akkumulátorcsomag kifejlesztésén, amely könnyebb, biztonságosabb és jelentősen jobban teljesít, mint a manapság általában járművekben és nagy elektronikai eszközökben használt akkumulátorok.
Az ipari szabványos lítium-ion akkumulátorokkal ellentétben a szilárdtest-akkumulátorok nem tartalmaznak folyadékot, ami káros körülményeket, például túlmelegedést, tüzet és idővel töltésvesztést okozhat – ez a probléma ismerős lehet mindenki számára.
A NASA erre szakosodott fejlesztőrészlege, azaz a Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargeability and Safety (SABERS) néhány éves sikeres munkája után a kutatás jelentős érdeklődést váltott ki a kormány, az ipar és a tudományos körök részéről.
A SABERS kutatói több szervezettel, valamint a NASA Aeronautics más projektjeivel kötöttek együttműködést, hogy folytassák a rugalmasabb akkumulátor fejlesztését.
„A SABERS továbbra is túlteljesíti céljait” – mondta Rocco Viggiano, a NASA Clevelandi Glenn Kutatóközpontjának SABERS vezető kutatója. „Kezdünk közeledni az akkumulátorkutatás ezen új határvonalához, amely sokkal többre képes, mint a lítium-ion akkumulátorok. A lehetőségek hihetetlenek.”
Az akkumulátor fajlagos teljesítménye kulcsfontosságú szempont a fenntarthatóbb elektromos repülőgépek fejlesztésében. Ezeknek az akkumulátoroknak hatékonyan kell tárolniuk azt a hatalmas mennyiségű energiát, amely egy repülőgép meghajtásához szükséges, miközben könnyűnek kell maradniuk – ez esszenciális követelmény a repülésben.
Az akkumulátor által tárolható energia mennyisége azonban csak az egyenlet egyik oldala. Az akkumulátornak ezt az energiát olyan sebességgel le is kell adnia, amely elegendő nagy elektronikai eszközök, például elektromos repülőgépek vagy pilóta nélküli légi járművek táplálásához.
Másképpen fogalmazva: az akkumulátort úgy lehetne leírni, mint egy vödör. Az akkumulátor energiája (vagy kapacitása) azt jelenti, hogy mennyit tud elhelyezni a vödörben, míg a teljesítménye az, hogy milyen gyorsan üríthető ki a vödör. Egy elektromos repülőgép meghajtásához az akkumulátornak rendkívül gyorsan le kell merítenie az energiáját, vagy ki kell ürítenie a vödrét.
Ennek érdekében a SABERS olyan innovatív, új anyagokkal kísérletezett, amelyeket még nem használtak fel akkumulátorokhoz, amelyek jelentős előrelépést tettek az energiakisülés terén. Az elmúlt év során a csapat sikeresen 10-szeresére – majd újra ötszörösére – növelte akkumulátoruk kisülési arányát, közelebb hozva a kutatókat egy nagy jármű meghajtására irányuló céljukhoz.
A SABERS csapata rájött, hogy a szilárdtest-architektúra lehetővé tette számukra, hogy megváltoztassák az akkumulátoruk felépítését, hogy ezzel tömeget takarítsanak meg és növeljék a tárolható energiát.
Ahelyett, hogy minden egyes akkumulátorcellát saját acélházában helyeznénk el, ahogy a folyékony akkumulátorok teszik, a SABERS akkumulátorában lévő összes cellát függőlegesen lehet egy burkolatba helyezni. Részben ennek az újszerű kialakításnak köszönhetően a SABERS bebizonyította, hogy a szilárdtest akkumulátorok hatalmas, kilogrammonként 500 wattórás kapacitással képesek megtáplálni a tárgyakat – ez kétszerese egy mostani elektromos autóénak.
„Ez a kialakítás nemcsak az akkumulátor tömegének 30-40 százalékát teszi ki, hanem lehetővé teszi, hogy megduplázzuk, vagy akár háromszorosára növeljük az általa tárolt energiát, ami messze meghaladja a legmodernebbnek tartott lítium-ion akkumulátorok képességeit.” – folytatta Viggiano.
A biztonság egy másik kulcsfontosságú követelmény az akkumulátorok elektromos repülőgépekben történő használatával kapcsolatban. A folyékony akkumulátorokkal ellentétben a szilárdtest-akkumulátorok nem gyulladnak meg meghibásodás esetén, és még akkor is működhetnek, ha megsérülnek, ennélfogva még inkább vonzóak a repülőipar szereplői számára.
A SABERS kutatói különböző nyomáson és hőmérsékleten tesztelték az akkumulátorukat, és arra a következtetésre jutottak, hogy a lítium-ion akkumulátorokhoz képest közel kétszer olyan meleg hőmérsékleten is működhet, anélkül, hogy komolyabb hűtési technológiát igényelne.
A széles körű érdeklődésből adódóan nem lennénk meglepve, ha az autóipar képviselői is sorban állnának a technológiáért.
