Kivestä tulevaisuuden kiintoaineakun perusta?

(22.7.2024) Technical University of Denmarkin (DTU) tutkija Mohamad Khoshkalam on keksinyt materiaalin, jolla on potentiaalia korvata litiumia tulevaisuuden superakuissa: kalium- ja natriumsilikaatteihin perustuvat kiintoaineiset akut.

Nämä ovat kivisilikaatteja, jotka ovat maankuoren yleisimpiä mineraaleja. Uuden materiaalin suuri etu on, että se ei ole herkkä ilmalle ja kosteudelle. Tämä mahdollistaa sen muovauksen paperiohuiksi kerroksiksi akun sisällä.

Maidonvalkoisen, kaliumsilikaattipohjaisen paperiohuen materiaalin potentiaali on valtava. Se on edullinen, ympäristöystävällinen materiaali, joka voidaan uuttaa silikaateista, jotka peittävät yli 90 prosenttia maapallon pinnasta. Materiaali voi johtaa ioneja noin 40 asteessa eikä ole herkkä kosteudelle.

Tämä tekee skaalauksesta ja akkujen valmistuksesta tulevaisuudessa helpompaa, turvallisempaa ja halvempaa, koska tuotanto voi tapahtua avoimessa ilmapiirissä ja lähellä huoneenlämpöä. Materiaali toimii myös ilman kalliita ja ympäristölle haitallisia metalleja, kuten kobolttia.

”Kaliumsilikaatin potentiaali kiinteänä elektrolyyttinä on ollut tiedossa pitkään, mutta mielestäni se on jäänyt huomiotta kalium-ionien painoon ja kokoon liittyvien haasteiden vuoksi. Ionit ovat suuria ja liikkuvat siksi hitaammin, Mohamad Khoshkalam sanoo. Mutta hän on löytänyt reseptin superioniselle kaliumsilikaattimateriaalille ja prosessin, joka saa ionit liikkumaan nopeammin kuin litiumpohjaisissa elektrolyyteissä.

”Ensimmäinen mittaus akkukomponentilla paljasti, että materiaalilla on erittäin hyvä johtavuus kiinteänä elektrolyyttinä. En voi paljastaa, miten materiaalin kehitin, sillä resepti ja menetelmä on nyt patentoitu”, Mohamad Khoshkalam jatkaa.

Toisin kuin litiumakuilla, kalium- ja natriumsilikaattipohjaisilla kiintoaineisilla akuilla on alhainen TRL (Technology Readiness Level). Tämä tarkoittaa, että laboratoriossa tehtävästä löydöstä on vielä matkaa teknologian levittämiseen yhteiskuntaan ja muutoksen aikaansaamiseen. Aikaisintaan voimme odottaa näkevämme niitä uusissa sähköautoissa markkinoilla 10 vuoden kuluttua.

Se on myös riskialtista teknologiaa, jossa kaupallisen menestyksen mahdollisuus on pieni ja teknisiä haasteita on monia. Siitä huolimatta Mohamad Khoshkalam on täynnä optimismia:

"Olemme osoittaneet, että voimme löytää elektrolyytille kiinteän materiaalin, joka on halpa, tehokas, ympäristöystävällinen ja skaalautuva - ja joka jopa toimii paremmin kuin kiintoaineiset litiumpohjaiset elektrolyytit."

Vuosi DTU:n laboratoriossa tehdyn löydön jälkeen Mohamad Khoshkalam on saanut patentin reseptille ja on perustamassa start-up-yritystä K-Ion, joka kehittää kiintoaine elektrolyyttikomponentteja akkuyrityksille.

Mohamad Khoshkalamin ja hänen tiiminsä seuraava askel on kehittää demo-akku, joka voi osoitta yrityksille ja mahdollisille sijoittajille materiaalin toimivan. Prototyypin odotetaan valmistuvan 1-2 vuoden sisällä.

Aiheesta aiemmin:

Riittävätkö alkuaineet

Polymeeriperustaista akkutekniikkaa

Superioninen johde ja muita akku-uutisia