Ioneille vauhtia kiinteissä elektrolyyteissä

Orgaaniset kaupallisten litiumioniakkujen nestemäiset elektrolyytit ovat syttyviä ja mahdollisesti vuotavia, joten niiden laajamittainen soveltaminen on ongelmallista. Kiinteillä elektrolyyteillä ei ole näitä ongelmia, mutta niiden ionijohtavuus on heikko.

Nyt Oak Ridge National Laboratoryn (ORNL) johtama ryhmä on käyttänyt uusinta mikroskopiaa tunnistamaan aiemmin havaitsematonta ominaisuutta kiinteässä elektrolyytissä.

Työ todentaa kokeellisesti tärkeän ominaisuuden nopealle ionien kuljetukselle ja vahvistaa aiheen teoreettiset havainnot. Uusi mekanismi osoittaa myös uuden strategian suunnitella erittäin johtavaa kiinteää elektrolyyttiä.

Vaikka työ on vielä perustiedettä, se on myös tärkeä suunniteltaessa nopeita ionijohteita, paitsi akuille mutta myös muille energialaitteille kuten superkondensaattoreille ja polttokennoille.

Tieteilijät tutkivat prototyyppijärjestelmää, jota kutsutaan LLTO:ksi, lyhenteenä se on litium, lantaanin, titaanin ja hapen rakennelohko. LLTO omaa korkeimman johtavuuden oksidijärjestelmien parissa.

Aiemmat tutkimukset tästä aiheesta ovat keskittyneet lähinnä atomien sekä toisaalta mikroskooppisien tason ilmiöihin, jossa pääpiirteisiä kohteita ovat vastaavasti yksikkökopit ja mikrorakenteet.

Tässä työssä osoitettiin, että lähes huomiotta jääneet mesoskooppiset tasot näiden ääripäiden välissä voisivat olla avain nopeaan ionien johtumiseen.

Teoreettisin laskelmin ja impedanssin mittaukset tutkijat osoittivat, että (Li0,33La0.56) TiO3 kokoonpano maksimoi läpivirtaussuunnan määrän ja siten tehokkaimmin parantaa ionien johtokykyä.

Aiheesta aiemmin:

Litium-ioni-akkujen nano- ja mikrorakenteista