Szempillantás alatt fel lehet tölteni a jövő akkumulátorát

Egy tíz perces kávészünet alatt is fel lehet tölteni a jövő akkumulátorát, a tíz-tizenöt év múlva a piacra kerülő telepek harmincezer ciklus után is úgy fogják bírni, mintha újak lennének. Legkisebb, nanogépekbe, orvosi eszközökbe szánt példányaikat pedig akár egy hajszál belsejébe is be lehetne szerelni.

A kütyük és a szórakoztatóelektronikai termékek terjedésével az emberek életének irányítását átvették az akkumulátorok. Napközben arra kell figyelni, hogy meddig bírja még táp nélkül a laptop a kávézóban, utazás közben a GPS követeli a szivargyújtó-csatlakozót, este pedig lefekvés előtt még töltőre kell rakni az okostelefont, hogy le ne merüljön másnap.

Hiába készülnek az egyre energiatakarékosabb processzorok, hiába csiszolják egyre hatékonyabbra az operációs rendszereket a szoftvermérnökök, az akkumulátorok terén kevés komoly áttörés történt az elmúlt években. A laptopok üzemideje ugyan öt-hat órára nőtt, az okosmobilok közül azonban még a legtartósabb sem bírja két napnál tovább egyetlen töltéssel, intenzív használat mellett pedig minden este fel kell tölteni őket.

Áttörés helyett mindennapos csodák történnek

Nem szabad nagy áttörésre, óriási csodára várni az akkumulátortechnológiában - mondta az [origo]-nak dr. Nagy László villamosmérnök, az ipari akkumulátorokat gyártó EnerSys ügyvezető igazgatója. A hordozható szórakoztatóelektronikai eszközök előretörése előtt fel sem merült az akkumulátorok gyártóiban, hogy egy telepet akár több napos üzemre is kell méretezni, még a távközlési ipar által használt akkukat is legfeljebb hat-nyolc órás üzemre tervezték. Óriási fejlődés eredménye az, hogy ma a számítógépekkel vetekedő teljesítményű okostelefonokban apró, környezetbarát és egész napos üzemre felkészített akkumulátorok működnek.

Az elvárásokat az növelheti, hogy a felhasználók nagyon hamar megszokják és természetesnek veszik a fejlesztéseket - mondta dr. Nagy László. A jelenleg elterjedt lítiumion akkuk mindössze 1991 óta vannak a piacon - bár kutatásukat az elektrokémiával foglalkozó tudósok már az első világháború előtt elkezdték -, ám létüket magától értetődőnek tartjuk. Gyökeres technológiaváltás Nagy szerint belátható időn belül nem várható, a jelenleg ismert elektrokémiai folyamatokon belül a paraméterek, az anyagok, az alkalmazott technológiák és eljárások gazdag választéka és kombinációi szinte beláthatatlan lehetőségeket kínálnak még a jövőben. A szakértő szerint az akkumulátorok területén napról napra történnek csodák, és a vásárlók biztosak lehetnek abban, hogy évről évre egyre jobb energiaforrások kerülnek a telefonjaikba és számítógépeikbe.

Percek alatt feltölthető a jövő akkuja

A kutatók egyik legnépszerűbb ígérete a gyorsan feltölthető akkumulátor. Ha öt-tíz perc alatt kilencven százalékos töltöttségre lehet hozni a jövő telepeit, akkor valamelyest irreleváns lesz, hogy mennyi idő alatt merülnek le. Egy cappuccino vagy egy kóla mellett új életet lehet lehelni a notebookba, szemvillanás alatt ismét használhatóvá válik a szufla nélkül maradt okostelefon, nem kell órákat várni a konnektor mellett. Ha ezt elérnék a kutatók, máris egyszerűbb lenne a kütyütulajdonosok élete.

Húsz éve csodájára jártak volna egy mai akkumulátornak

A legújabb és legjobban hangzó bejelentést a Northwestern University csapata tette: telepeik tovább bírják és nagyobb töltést tárolnak, mint a hagyományos akkuk, ráadásul negyed óra alatt fel lehet őket tölteni. A módszer a jelenleg is használt lítiumion akkumulátorokon átfolyó ionok mennyiségét növeli meg speciális grafénelektródák segítségével. A telep öregedése azonban meglepően gyors: százötven teljes ciklus után, ami a Northwestern mérnökei szerint körülbelül egy év használatnak felel meg, már csak ötször hatékonyabb az új fajta akku a hagyományosnál. A kutatást vezető dr. Harold Kung szerint az új technológiát használó telepek öt év múlva kerülhetnek kereskedelmi forgalomba.

A hatékonyabb és gyorsabban tölthető akkumulátorokra azért is van óriási szüksége az iparnak, mert ezek hiánya fogja vissza az elektromos autók terjedését is. A benzinmotor nélküli járművek is sokkal vonzóbbá fognak válni, ha a 150-200 kilométeres hatótáv végén nem kell csaknem egy egész éjszakán keresztül tölteni őket.

Elég lesz tízévente új akkut venni

Több tízezer alkalommal újra lehet tölteni a Stanford Egyetem kutatói által kidolgozott új akkumulátorfajtát anélkül, hogy veszítene a kapacitásából. A hagyományos - a töltések és kisütések során lassan romló hatásfokú - telepekhez képest a stanfordi fejlesztésű egység negyvenezer feltöltés után is képes eredeti kapacitásának nyolcvan százalékát befogadni. A réz-hexaciano-ferrát alapú új akkukat elsősorban nem a kütyükbe szánják a kutatók, hanem azt várják tőlük, hogy megoldást nyújtanak a szél- és naperőművek által termelt energia tárolásának problémájára.

Hajszálnál is vékonyabb telepek készülhetnek

A töltés vagy a tartósság növelése helyett a méret csökkentését tűzték ki célul az amerikai Rice University kutatói. Nanotechnológiás telepük hatvanezerszer vékonyabb a ceruzaelemnél, de még az emberi hajszálban is több ezer férne el belőle. A szuperkondenzátor és az akkumulátor ötvözéséből nyert eszköz implantátumok, biológiai szenzorok, mikroszkopikus méretű vezeték nélküli hálózatok és egyéb nanogépek energiaforrása lehet a jövőben.

Hatvanezerszer vékonyabb a nanoakku a hagyományos ceruzaelemnél

A 2011 nyarán bejelentett eszközt egyelőre csak laboratóriumi körülmények között tudták előállítani a Rice tudósai. A prototípus ráadásul húsz feltöltés után tönkremegy, így gyakorlati haszna még nem sok van. Ha évek vagy évtizedek múlva sikerül legyártani a nanotelep megbízhatóan működő verzióját, akkor viszont a legkisebb eszközökbe is szerelhetnek majd számítógépet és tartós akkut a tudósok.

Az apró akkuk az Egyesült Államok védelmi minisztériuma fő kutatószervének, a DARPA-nak az érdeklődését is felkeltették. Az internet bölcsőjénél is jelen levő szervezet nanoméretű akkumulátorok létrehozásán munkálkodik az UCLA egyetem kutatóival együttműködve. A lítium-aluminoszilikát nanoszálas elektródákat használó telepből ugyan nem lehet többet bezsúfolni a hajszál belsejébe, azonban a sószemcsénél nem nagyobb a mérete. Bár jó lenne, ha a kütyükbe csak pár szemcsényi sót kellene rakni többkilós akkumulátor helyett, a UCLA-n zajló kutatásból még hosszú évekig nem lesz termék.

Ki kell bírni összeszorított fogakkal

Akármelyik kutatócsoport jár sikerrel, sokkal jobb lesz a jövő akkumulátora. Egyedül az szomoríthatja el a kütyüje üzemidejével elégedetlen felhasználót, hogy még a legapróbb tuningra is öt évet kell várni, az óriási változások, forradalmi nanoakkuk piacra kerülésének az ideje pedig ismeretlen. Míg ezek a technológiák beépülnek a termékekbe, a felhasználók folytathatják a takarékoskodást az okostelefon és a laptop akkujával, és remélhetik, hogy a következő Windows és a lassan a piacra érkező ultrabookok valóban takarékosabbak lesznek elődeiknél.