Asfaltti nopeuttaa litiumakkujen latautumista

Ripaus asfalttia voi olla avain suuren kapasiteetin litiummetalliakuille, jotka latautuvat 10 - 20 kertaa nopeammin kuin kaupalliset litiumioniakut.

Litiummetallia pidetään erinomaisena ehdokkaana Li-ion-akkujen anodimateriaaliksi, koska sillä on erittäin korkean ominaiskapasiteetti ja erittäin alhainen sähkökemiallisen potentiaali. Ongelma on kuitenkin edelleen dendriittien muodostuminen.

Rice Universityn kemisti James Tour on kehitellyt anodeja, jotka sisältävät asfaltista valmistettua huokoista hiiltä. Anodi oli poikkeuksellisen vakaa yli 500 lataus-purkausjakson jälkeen. Korkea 20 milliampeeria neliösenttimetriä kohti virrantiheys osoitti materiaalille lupausta käyttää sitä nopeaan lataukseen ja purkaukseen rakenteissa, jotka tarvitsevat suurta tehotiheyttä.

Tourin laboratorio käytti aiemmin asfalttia - nimenomaan käsittelemätöntä gilsoniittia - kasvihuonekaasujen talteenottoa maakaasusta. Tällä kertaa tutkijat sekoittivat asfalttiin johtavia grafeenin nanonauhoja ja päällystivät komposiitin litiummetallilla.

Laboratoriossa anodi yhdistettiin rikki-hiili katodin kanssa toimivaksi akuksi testauksia varten. Akkujen tehotiheys oli peräti 1 322 wattia kilogrammaa kohden ja energiatiheys 943 wattituntia kilogrammaa kohden (nyt n 250 Wh/kg).

Testaukset paljastivat toisen merkittävän edun: Hiili lievitti litiumdendriittejä. Laboratorion aikaisempi hanke havaitsi, että grafeenin ja hiilinanoputkien anodi estivät dendriittien muodostumisen mutta Tourin mukaan uusi komposiitti on yksinkertaisempi.

"Vaikka entisen ja uuden akun välinen kapasiteetti on samanlainen, lähestyen litiummetallin teoreettista rajaa, uusi asfaltti-hiili kestää enemmän litiummetallia yksikköä kohti, ja se on paljon yksinkertaisempaa ja halvempaa valmistaa".

"Ei tarvita kemiallista höyrykerrostumisvaihetta, e-säteen saostumisvaihetta eikä nanoputkien kasvatusta grafeenista, joten valmistus on huomattavasti yksinkertaisempaa," toteaa Tour yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Akkujen räjähdykset kuriin