Itt van a papírakkumulátor

Amíg a világ a lítiumion-technológia árnyoldalaival – a környezetszennyező bányászattal és a tűzveszéllyel – küzd, Szingapúr egy merész húzással a növényi rostok felé fordult. Az év elejére a Flint és a Nanyang Technológiai Egyetem közös fejlesztése átlépte a laboratóriumok küszöbét: megnyílt az első gyár, amely képes a papírgyártás alapanyagául szolgáló, cellulózbázisú, biológiailag lebomló, mégis nagy energiasűrűségű akkumulátorokat ontani magából. Ez a technológia egy olyan újabb alternatíva, amely az elektronikaihulladék-mentes kor első fontos mérföldköve lehet. 

A kényszer szülte innováció 

Szingapúr mint erőforrásokban szegény, de innovációban gazdag városállam, évek óta keresi a választ a globális energiaválságra és a fenntarthatósági dilemmákra. A lítiumion-akkumulátorok dominanciája az idei évre elért egy olyan pontot, ahol a nyersanyaghiány és az újrahasznosítási nehézségek már gátolják az elektronika energiaellátásának fejlődését. Itt lépett be a képbe a cellulóz.  

A szingapúri Flint startup év eleji gyárnyitása azt bizonyítja, hogy a „bioakkumulátor” immár realitás, nem csupán tudományos fantasztikum. 

Cellulóz az elektródák között  

A technológia lelke egy már korábban nyilvánosságra került komplex kémiai eljárás, amely a cellulózrostokat nanoszintű vezetővé alakítja. A hagyományos akkumulátorokban fémfóliákat használnak anódként és katódként, Szingapúrban viszont ezeket papírszövetre nyomtatott cink- és mangánalapú tintákkal váltották ki. Az elválasztó réteg szintén cellulózból készül, amit egy vízbázisú hidrogél elektrolittal itatnak át. 

Mi több, mivel a cellulózváz rugalmas, lehetővé teszi, hogy az akkumulátor formája kövesse a készülék kialakítását, ne pedig fordítva. 

Nagy az energiasűrűsége is 

A technológia kapcsán a szkeptikusok érve sokáig az volt, hogy a papíralapú cellák sosem érik el a lítium teljesítményét. Az idei adatok azonban rácáfoltak erre, hiszen a Flint sorozatgyártott cellái mára elérték a 225-230 Wh/kg energiasűrűséget, ami nagyjából megegyezik a jelenleg forgalomban lévő középkategóriás okostelefon-akkumulátorok tudásával.  

Természetesen még van hová fejlődni, hiszen a csúcskategóriás, extrém nagy teljesítményű elektromos autókhoz egyelőre kísérleti fázisban vannak a cellulóz megoldások, ám a kisebb viselhető eszközök, mint az okosóra, az okosfitnesz-karkötő és az elektronikát tartalmazó orvosi tapaszok területén a technológia már most teljes értékű helyettesítő. A cellák élettartama eléri az 1000 töltési ciklust, ami egy átlagos okoseszköz esetén legalább 3-4 év gondtalan használatot jelent. 

Vízbázisú védelem 

A lítiumion-akkumulátorok legnagyobb kockázata, hogy gyúlékonyak, és egy sérülés esetén bekövetkező zárlat pedig láncreakciót indít el, ami a hagyományos módszerekkel elolthatatlan elektromosakku-tűzhöz vezet. A szingapúri cellulózakku ezzel szemben vízbázisú elektrolitot használ, így nem gyúlékony.  

És nem volt sem füst, sem szikra. Ez alapjaiban változtatja meg a logisztikát is, hiszen így ezek az akkumulátorok normál küldeményként, speciális tűzvédelmi konténerek nélkül szállíthatók repülőgépen is, ami jelentősen csökkenti a globális ellátási láncok költségeit. 

Komposztálható megoldás 

A környezetvédelmi hatás talán az egyik legérdekesebb aspektusa a „papírakkumulátoroknak”: míg a hagyományos aksik alig 5-10 százalékát hasznosítják újra globálisan – főként a bonyolult, költséges technológia miatt –,  

A mérések szerint optimális talajviszonyok között a cella vázszerkezete és a papíralapú elektródák 40-50 nap alatt teljesen lebomlanak. A benne lévő ásványi anyagok, mint a mangán és a cink, pedig olyan kis koncentrációban és vegyületi formában vannak jelen, hogy nem mérgezők a talaj mikroorganizmusai számára.  

Olcsóbb jövő 

A gyártás megkezdésének az egyik fő gátja korábban az ár volt, azonban a szingapúri üzemben alkalmazott „roll-to-roll” (tekercsről tekercsre) nyomtatási technológia – amely hasonló a napilapok nyomtatásához – rendkívül gyors és olcsó. Míg a lítiumion-cellák előállítása szinte laboratóriumi körülményeket és drága vákuumtechnológiát igényel, a cellulózakku gyártása lényegesen egyszerűbben megvalósítható. Az idén  

Ez a költségelőny teszi lehetővé, hogy a technológia az olcsóbb fogyasztói cikkekben is megjelenjen. 

Piaci integráció 

Bár a fejlesztés szingapúri, a hatása globális. Az idén januárban több nagy elektronikai óriás, köztük a Logitech és az Amazon már partnerként álltak a Flint mellé. Az első termékek, amelyekben ezek a cellák debütálnak, az újratölthető okoscímkék, az eldobható (de immár környezetbarát) orvosi diagnosztikai eszközök és a vezeték nélküli perifériák.  

A Szingapúr kormány már tárgyal az Európai Unióval egy közös gyártóbázis létrehozásáról, mivel az új EU-s akkumulátorútlevél-szabályozás (Battery Passport) előnyben részesíti az ilyen fenntartható megoldásokat. 

Ez a történet rávilágít arra, hogy a fenntarthatóság nem feltétlenül jelent visszalépést a teljesítményben. A papíralapú tárolás megoldja a biztonsági kérdéseket, csökkenti a függőséget a ritkaföldfémektől és választ ad az elektronikai hulladék problémájára. Ahogy a technológia tovább fejlődik, nem az lesz a kérdés, hogy miért használunk papírt az akkumulátorokban, hanem az, hogy miért használtunk eddig bármi mást... 

Kapcsolódó: 

    
További cikkeinket, elemzéseinket megtalálják a makronom.eu oldalon.    

 Nyitókép: Növényi rostos akkumulátorokkal a világon sokfelé kísérleteznek (Fotó: PIERRE ANDRIEU / AFP)