Uusia kilpailijoita Li-Ion akuille

Yhdysvaltalaisen Oak Ridge National Laboratoryn (ORNL) tutkijat ovat kehitelleet täysin kiinteää litium-rikki akkua, jolla on noin nelinkertainen energiatiheys perinteiseen litium-ioni-teknologiaan verrattuna.

- Meidän lähestymistapamme on täydellinen muutos nykyisiin akkutekniikoihin, joissa kaksi elektrodia liittyy nestemäiseen elektrolyyttiin, toteaa tutkimuksen vetäjä Chengdu Liang.

Litium-rikki akkuja on tutkittu jo vuosikymmeniä, mutta toimivan kaupallisen version toteuttaminen on osoittautunut vaikeaksi. Ongelma liittyy sen nestemäiseen elektrolyyttiin.

ORNL:n tutkijaryhmä teoretisoi ja syntetisoi alan ensimmäisinä rikkirikkaita materiaaleja, jotka johtavat ioneja ja litiummetallin oksideita. Katodina se yhdistettiin litiumanodin kanssa kiinteään elektrolyyttimateriaaliin.

- Tämä pelin muuttuva siirtyminen nestemäisestä kiinteään elektrolyyttiin poistaa ongelman rikin liukenemisesta ja lunastanee lupauksen litium-rikki akusta.

- Meidän akkuratkaisulla on todellisia mahdollisuuksia keveämpiin kustannuksiin, kasvattamaan energiatiheyttä ja parantaa turvallisuutta verrattuna nykyisten litium-ioni-teknologiaan, toteaa Liang laboratorionsa tiedotteessa.

Stanfordin yliopiston tutkijat ovat puolestaan kehittämässä sinkki-ilma akkua, jolla on parempi katalyyttinen aktiivisuus ja kestävyys kuin vastaavilla kalliista platina- ja iridium-katalyyteistä valmistetuilla akuilla.

Koska ilmakehässä on runsaasti happea, metalli-ilma akuilla on huomattavasti suurempi teoreettinen energiatiheys kuin perinteisillä akuilla. Metalli-ilma paristot tarjoavat myös edullisen ratkaisun ja niistä sinkki-ilma on teknisesti ja taloudellisesti toimivin vaihtoehto.

Ei-ladattavia sinkki-ilma-paristoja käytetäänkin jo kaupallisesti erikoistarkoituksissa mutta niillä on heikko tehotiheys. Ladattavien versioiden kehityksen haasteena on ollut heikko tehokkuus ja ilmaa kestävä katalyytti sekä sinkkielektrodien huono käyttöikä.

Standfordin tutkijaryhmä kehitti useita katalyyttejä, jotka on valmistettu epäjalojen metallien oksideista tai hiilinanoputkien kanssa hybridisoiduista nanokiteistä. Ne tuottavat paremman katalyyttisen aktiivisuuden ja kestävyyden emäksisissä elektrolyyteissä kuin jalometalliset katalyytit.

Niillä saavutetaan yli kaksinkertainen energiatiheys litium-ioni-tekniikkaan verrattuna. Edelleen on kuitenkin ratkaisematta haasteet, jotka liittyvät sinkkielektrodeihin ja elektrolyyttiin.