A legfrissebb kutatások ötvözik a szilárdtestek és a folyékony állapotú elemek legjobb tulajdonságait. Az új típusú folyékony-fém akkumulátor több energiát képes leadni, mint a lítium-ion akkumulátor, miközben szobahőmérsékletű marad. Az Austini Texasi Egyetemen (University of Texas at Austin, UT) végzett kutatást az Advanced Materials folyóiratban tették közzé, ahol az újítást az „első szobahőmérsékletű, teljesen folyékony fém akkumulátornak” nevezték el.
Az elemek/akkumulátorok többségét szilárd elektróda – ilyenek például a lítium-ion akkumulátorok a hordozható elektronikai eszközökhöz –, vagy folyékony elektróda alkotja, ez utóbbit használják például az intelligens hálózatokhoz. Mindkét típusnak vannak előnyei és hátrányai. A szilárdtest-akkumulátorok jelentős energiatárolási kapacitással rendelkeznek, azonban hajlamosak a lebomlásra és kevésbé hatékonyak. A folyékony halmazállapotú akkumulátorok nem bomlanak le, de jelentős erőforrásokra van szükségük az elektródák felmelegítéséhez és olvadt állapotban tartásához.
Az UT kutatói egyesítették a szilárd és a folyékony halmazállapotú elemek erősségeit az új szobahőmérsékleten működő akkumulátorban, egyidejűleg kiküszöbölve a hátrányaikat. Az új akkumulátortípus nagyobb energiakapacitással, stabilitással és rugalmassággal rendelkezik, emellett a folyékony fémek több előnyös tulajdonságával is rendelkezik.
A folyékony fém akkumulátorokat potenciális elektrokémiai rendszerekként tartják számon a helyhez kötött energiatárolás terén, de ezek 240 °C feletti hőmérsékletet igényelnek a fém elektródák olvadt állapotának fenntartásához. Az új kutatás eredményeként szobahőmérsékletű folyékony fémakkumulátorokat hoztak létre nátrium-kálium (Na – K) ötvözet anóddal és gallium (Ga) alapú katódokkal. A nem toxikus gallium ötvözetei akár környezetbarátnak is tekinthetőnek, összehasonlítva az ólom (Pb) és higany (Hg) alapú folyékony fém elektródákkal. A folyékony fém alapú elemeknek jobb a ciklikus teljesítménye, és kisebb a hajlamuk az önkisülésre.
A kutatók arra is rájöttek, hogy az új akkumulátor fémes elektródái cseppfolyósak maradhatnak a folyékony-fém akkumulátorok esetén valaha regisztrált legalacsonyabb üzemi hőmérsékleten, amely mindössze 20 °C.
„A cellák egyszerű gyártásával, az egyszerűsített elemszerkezetekkel, a magas biztonsággal és az alacsony karbantartási költségekkel a szobahőmérsékletű folyékony fém akkumulátorok nemcsak nagyszerű alternatívát jelentenek a hagyományos akkukkal szemben, hanem új utakat is kínálnak a hagyományos szilárdtest-akkumulátorokon túlmutató innovatív energiatároló eszközök és magas hőmérsékletű akkumulátorok kifejlesztéséhez is” – nyilatkozta Yu Ding kutató.
„Örömmel látjuk, hogy a folyékony fém ígéretes alternatívát jelenthet a hagyományos elektródák leváltására” – nyilatkozta Guihua Yu kutató. A bizonyítottan nagy energia- és teljesítménysűrűségnek köszönhetően (magas denzitás) ez az innovatív cella potenciálisan alkalmas eszköz lehet mind az intelligens hálózatok, mind a hordható elektronika számára.”
Ez az új szobahőmérsékletű akkumulátor több energiát képes felvenni, mint a leggyakrabban használt lítium-ion akkumulátorok, gyorsabb a töltése és az energiaszállítás terén is előnyösek a paraméterei.
