Mokry sen właściciela czy najprawdziwsza rzeczywistość? Niejeden posiadacz elektryka chciałby, aby ładowanie akumulatora mogło trwać kilka minut. Nie tylko ułatwiłoby logistykę podróży, ale również sprawiło, że same pojazdy mogłyby być konstruowane nieco mniejsze, tańsze i bardziej dostępne dla wielu milionów Polaków.
Czytaj też: Chiny grzebią w akumulatorach i nieźle im idzie. Czy to ostatnia prosta do wielkiego przełomu?
Zespół amerykańskich naukowców z Cornell University podzielił się w czasopiśmie Joule wynikami badań nad nowym typem akumulatora litowo-jonowego, którego anoda jest zbudowana z indu. Dlaczego akurat z tego pierwiastka? Tutaj, okazuje się, że kluczową rolę pełnił pewien czynnik matematyczny zwany liczbą Damköhlera.
Akumulator, który szybko się ładuje. Kluczowy jest skład anody
Jak tłumaczą autorzy badań cytowani w komunikacie prasowym uczelni, liczba Damköhlera jest w ogólnym ujęciu miarą prędkości, z jaką zachodzą reakcje chemiczne w stosunku do tego, jak szybko materiał jest transportowany do miejsca reakcji. Ind charakteryzuje się niską liczbą Damköhlera, co jest warunkiem do tego, aby funkcjonować jako efektywny i wydajny składnik anody w akumulatorze litowo-jonowym.
Czytaj też: Elektryki będą jeszcze lepsze. Wystarczy “umyć” jeden element w akumulatorze
Pierwiastek ten znamy dzisiaj z wielu zastosowań. W budowie ekranów dotykowych czy paneli fotowoltaicznych jest stosowany w formie tlenku cyny i indu. Co więcej, zamienia się go często z ołowiem w topnikach niskotemperaturowych. W jaki sposób ind pomoże w szybszym ładowaniu akumulatora? Badacze twierdzą, że materiał ten charakteryzuje się barierą energetyczną decydującą o szybkiej dyfuzji jonów w stanie stałym oraz powolną kinetyką reakcji powierzchniowych.
W rezultacie taka indowa anoda po każdym cyklu pracy pozostaje w praktycznie nienaruszonym stanie – relacjonują uczeni. To zapewnia jej długą żywotność przez tysiące cykli ładowania i rozładowywania. Naukowcy uważają, że akumulator z taką anodą mógłby ładować się w mniej niż 5 minut. Póki co są to teoretyczne dywagacje, ponieważ nie uporano się z jedną zasadniczą cechą tego wynalazku.
Czytaj też: Akumulator z jeszcze lepszym elektrolitem – na to czekaliśmy. Czym jest to cudo z Azji?
Ind jest ciężki, co przede wszystkim utrudnia sam proces konstruowania skalowalnych, lekki prototypów. Tutaj możemy jedynie wspomóc się sztuczną inteligencją, która podpowiedziałaby nam, jakie stopy metali można zastosować, aby uzyskać podobne parametry fizyko-chemiczne jak indu, ale jednocześnie gwarantując mniejszą wagę anody. W przeciwnym razie marzenia o szybko ładujących się akumulatorach pozostaną wciąż tylko marzeniami.
