A lítium-levegő akkumulátorok innovatív kialakítása a koncepció útjában álló több komoly akadályt is leküzdött.

A lítium-levegő cellákkal sokkal nagyobb energiasűrűség érhető el a tárolás terén, mint a lítium-ion technikával, ami különösen ígéretessé teszi az elektromos autóknál. A Cambridge Egyetem csapatának a Science szaklapban közzétett megoldása egy szivacsos elektródát és egy új kémiai reakciót vonultat fel, melyekkel sokkal kevesebb energiát veszítenek, és jóval többször lehet újra tölteni, mint a korábbi lítium-levegő akkukat.

A koncepció lényege, hogy az üzemanyag és a levegő közötti kémiai reakcióval elektromosságot szabadítsanak fel, a lítium ionok a pozitív felől a negatív elektróda felé mozognak, ahol oxidálódnak. Az új megoldás mögött álló mérnökök korábban csak laboratóriumban próbálgatták egységeiket, levegő helyett tiszta oxigénnel működtetve, illetve a legutóbbi kísérletekben már a nedvességgel kevert oxigén is működőképesnek bizonyult. "Amit valójában el szeretnénk érni egy igazi lítium-levegő akkuval, hogy pusztán levegővel, a széndioxid, a nitrogén és a víz eltávolítása nélkül működjön" - nyilatkozott a publikáció egyik szerzője, Clare Grey professzor a BBC-nek. "Most végre van egy rendszerünk, ami tolerálja a vizet"

A jelentős előrelépés ellenére Grey csapata úgy véli, a lítium-levegő akkunak még legalább 10 évre van szüksége, hogy kereskedelmi forgalomba kerüljön. A demonstrációs egység maga is elég lassú és nehézkés. "Akkuinknak napokra van szükségük a töltődéshez és a kisüléshez, miközben az igények percekről és másodpercekről szólnak" - magyarázta Grey professzor

Mindezek ellenére komoly előrelépésekről beszélhetünk. Az energiasűrűség már szinte elérte a lítium-levegő akkuk elméleti maximumát, amivel egy elektromos autó egyetlen töltéssel egy egész országot átszelhet. Emellett 3 Volton tölt és 2,8 Volton sül ki, a 93%-os hatékonyság meglepően kis energiaveszteséget jelent hő formájában. Ez már közel van a jelenlegi lítium-ion akkuk hatékonyságához és óriási előrelépés a korábbi lítium-levegő akkukhoz viszonyítva. Végül, ami a legfontosabb, a kísérleti akkuk több mint 2000-szer tölthetők újra, minimális teljesítményvesztés mellett. "Hónapokon át teszteltük akkuinkat, nagyon kevés mellékreakcióval" - tette hozzá Grey.


A fenti eredmények egyik kulcsa a katód, ami a grafén szivacsos elrendezéséből készült. A "csodaanyagként" aposztrofált grafén egyetlen atom vastagságú szénből készül. A porózus katód lehetővé teszi a reakciótermékek felhalmozódását a kisüléssel, majd töltéssel az elbomlásukat. Maga a kémiai reakció is fontos, Grey professzor bevetett egy adalékot, a lítium-jodidot az akku kémiájának megváltoztatásához. A legtöbb lítium-levegő akku lítium-peroxidot termel a katódnál a kiürülés során, míg a Cambridge-iek akkuja lítium-hidroxidot, ami teljes egészében visszaalakítható az újratöltéskor. "Ez egy teljesen más kémia" - mondta Grey professzor. "Még messze van a kereskedelmi alkalmazhatóságtól, de érdekes új irányokba viszi a tanulmányt"

Dr. Paul Shearing, a londoni University College vegyészmérnöke szerint Grey és munkatársai "fontos lépést tettek" a lítium-levegő akku laboratóriumon kívüli alkalmazhatósága terén. "Rendkívül meggyőző munka" - nyilatkozott a BBC-nek. "A lítium-levegő akkukat számos probléma sújtotta, különösen az életciklus tekintetében. Ezzel gyakorlatilag megoldották ezeket a problémákat"

Emellett a jelenlegi energiasűrűség már majdnem megegyezik a benzinben megtalálható kilogrammonkénti energiával, ami szintén óriási eredmény.