Epätavalliset ratkaisut tehostavat magnesiumakkuja

Pienet, epäjärjestyneet magnesiumkromioksidin partikkelit voivat olla avainasemassa uudelle magnesiumakkujen energian varastointitekniikalle, jolla voi olla kapasiteettia enemmän kuin perinteisillä litiumioniakuilla.

University College Londonin (UCL) ja Illinoisin Chicagon yliopiston tutkijoiden tutkimustyössä esitellään uusi, skaalautuva menetelmä sellaisen materiaalin valmistamiseksi, joka pystyy reversiibelisti varastoimaan magnesiumioneja suurella jännitteellä.

Vaikka työ on vasta varhaisessa vaiheessa, tutkijat sanovat, että se on merkittävä edistys kohti magnesiumakkuja. Tähän mennessä vain harvoilla epäorgaanisilla materiaaleilla on todettu magnesiumin irrotusta ja lisäystä.

Magnesiumakun teknologia on nähty mahdollisena ratkaisuna pidempään kestäville puhelimen ja sähköauton akuille, mutta käytännöllinen materiaali katodin toteuttamiseksi on ollut haaste.

Tutkijoiden lähtökohtana oli, että aiemmat tutkimukset laskennallisilla malleilla ennustivat, että magnesiumkromioksidi (MgCr2O4) voisi olla lupaava ehdokas Mg-akun katodeille.

Tutkijoiden mukaan tehty tutkimus toi esiin, että akkujen tulevaisuus saattaisi olla epäjärjestyneissä ja poikkeuksellisissa rakenteissa. Sellaista ei ole aiemmin juurikaan tutkittu koska yleensä epäjärjestys aiheuttaa ongelmia akkumateriaaleissa. Saavutus tuo esiin sen, että muutkin rakenteellisesti puutteelliset materiaalit voisivat antaa lisämahdollisuuksia kaksisuuntaiselle akkukemialle.

"Näemme lisääntyvää pinta-alaa ja sisältäessään häiriötä kiderakenteessa, se tarjoaa uusia keinoja tärkeän kemian toteuttamiselle verrattuna järjestyneisiin kiteisiin, toteavat tutkijat UCL:n tiedotteessa.

Houstonin yliopiston ja Toyota Receasrch Institute of American tutkimuslaitoksen tutkijat ovat myös löytäneet lupaavan uuden version korkeaenergisestä magnesiumiin perustuvasta akusta.

Akku on ensimmäinen todiste orgaanisesta Mg-ioni akusta, jossa käytetään kloridittomia elektrolyyttejä. Kinonipolymeerisiä katodeja käyttäen Mg 2+ varastointikemian avulla akku voi toimia laihoissa elektrolyyttiolosuhteissa.

Mg-varastointikennojen havaittu ominaisenergia (jopa 243 Whr kg -1), teho (jopa 3,4 kW kg -1) ja työjaksojen stabiilisuus (2500 toimintajaksoa) yhdistävät orgaaniset polymeerit lupaaviksi katodeiksi korkean energian magnesium akuille.

Aiheesta aiemmin:

Magnesium-metalli -akulle uusi tie

Parempi akku horisontissa

Akkuja uusiutuvalle energialle