Akkujen räjähdykset kuriin

Muun muassa litiumakkujen ongelmana on erilaisten dendriittien kasvu metallien pintaan kun akkua ladataan. Ne voivat haitata suorituskykyä ja johtaa oikosulkuun ja jopa akun syttymiseen.

Nyt MIT:n tutkijaryhmä kertoo tehneensä alan yksityiskohtaisimman analyysin siitä miten nämä saostusmuodot muodostuvat ja raportoivat, että on olemassa kaksi täysin erilaista toimintamekanismia. Vaikka molemmat muodot koostuvat litiumin säikeistä, se miten ne kasvavat riippuu käytettävästä virrasta.

Klusteroidut "sammaleiset" saostukset, jotka muodostuvat matalilla virta-arvoilla, osoittautuvat kasvavan juuristaan ja niitä on suhteellisen helppo hallita.

Paljon harvemmat ja nopeasti etenevät "dendriittiset" projektiot kasvavat toinen toistensa kärjistä. Tämä suuremmilla virroilla esiintyvä dendriittityyppi, on tutkijoiden mukaan vaikeampi hallita ja on vastuussa suurimmasta osasta ongelmia.

Video dendriittien kasvusta

Kuvassa oikealla olevat pyyhkäisyelektronimikroskoopin (SEM) kuvat osoittavat kahdenlaisia litium saostuksia. Sammaleinen tyyppi (ylhäällä) kasvaa alustastaan sekä neulan kaltaisten dendriittien tyyppi (alhaalla), joka kasvaa kärjistä. Vasemmalla, SEM-kuvat osoittavat keraamista materiaalia olevan esteen vaikutusta, sen rajoittaessa sammaleisen saostuksen kasvua.

Kaksi tutkijaa University of Central Floridasta ovat puolestaan löytäneet tavan miten saada kiinteä aine toimimaan kuin nestemäinen ilman, että todella muuntaa sen nesteeksi. Se mahdollisesti avaa uusia mahdollisuuksia sähköisen, optiikan ja tietokoneiden aloilla.

Kun kemia opiskelija Demetrius A. Vazquez-Molina otti COF-5:en palamattoman keinotekoisen materiaalin ja puristi sen pelleteiksi, hän huomasi siinä jotain outoa röntgendiffraktiolla tutkittaessa. Materiaalin sisäinen kiderakenne oli järjestynyt outo kuvioon. Kemian professori Fernando Uribe-Romo ehdotti pellettien kääntämistä ja röntgenanalyysin uudelleen tekemistä.

Tuloksena oli, että materiaalin kiderakenteet olivat tarkasti muodossa, joka mahdollisti litium-ionien virrata siinä yhtä helposti kuin nesteessä.

Esimerkiksi litium-ioni-akuissa käytetään nestettä siirtämään litiumioneja yhdeltä puolelta toiselle. Tämä prosessi varastoi ja purkaa energiaa mutta tuottaa myös lämpöä, joka on johtanut jopa matkapuhelimien räjähdyksiin.

Mutta jos myrkytöntä kiinteää voitaisiin käyttää palavan nesteen sijasta, alan teollisuus voisi todella muuttua.

Aiheesta aiemmin:

Uutta puhtia litium-akkuihin