Uusia kierrätyskelpoisia akkukonsepteja

Uusi akkukonsepti koostuu alumiinianodista ja katodista, joka on valmistettu antrakinonipohjaisesta orgaanisesta materiaalista. Orgaaninen katodimateriaali mahdollistaa positiivisen varauksenkantajien tehokkaan varastoinnin alumiini- ja klooripohjaisesta elektrolyytistä.

Ruotsalaisen Chalmersin teknillisen yliopiston ja Slovenian kansallisen kemian instituutin tutkijat ovat kehittäneet uuden alumiiniakun konseptin.

Alumiiniakkutekniikan käyttäminen voisi tarjota useita etuja; korkea teoreettinen energiatiheys ja se, että sen valmistukseen ja kierrätykseen on jo vakiintunut teollisuus.

"Uudesta konseptistamme odotettavat materiaalikustannukset ja ympäristövaikutukset ovat paljon alhaisemmat kuin mitä tänään näemme, joten ne ovat toteutettavissa laajamittaisessa käytössä, kuten aurinkokennopuistoissa tai esimerkiksi tuulienergian varastoinnissa", toteaa professori Patrik Johansson.

Alumiiniakkujen aikaisemmissa versioissa on käytetty alumiinia anodina ja grafiittia katodina. Mutta grafiitti tarjoaa liian alhaisen energiasisällön luoda akkukennoja tarpeeksi suorituskykyisiksi ja hyödyllisiksi.

Uudessa konseptissa grafiitti on korvattu orgaanisella, nanorakenteisella katodilla, joka on valmistettu hiilipohjaisen antrakinonin molekyyleistä. Sen etuna katodimateriaalina on, että se mahdollistaa positiivisten varauksenkantajien varastoinnin elektrolyytistä.

Nykyinen elektrolyytti sisältää klooria ja tutkijat haluavat jatkotutkimuksissa päästä siitä eroon. Toistaiseksi nämä alumiiniakut omaavat vain puolet litium-ioniakkujen energiatiheydestä, mutta pitkän aikavälin tavoitteena tutkijoilla on saavuttaa sama energiatiheys.

Myös litium-hiilidioksidi kennoparit ovat houkuttelevia energian varastointijärjestelmiä, koska niiden ominaisenergiatiheys on yli seitsemän kertaa suurempi kuin litium-ioniakkujen. Aiemmin täysin ladattavaa versiota siitä ei kuitenkaan ole saatu toimimaan.

Chicago Illinoisin yliopiston tutkijat ovat nyt ensimmäisinä osoittaneet, että litium-hiilidioksidiakut voidaan suunnitella toimimaan täysin ladattavalla tavalla. He ovat onnistuneesti testanneet litium-hiilidioksidiakkujen prototyyppiä, joka toimi jopa 500 lataus/purkaus jakson ajan.

Perinteisesti, kun litium-hiilidioksidi pari tyhjenee, se tuottaa litiumkarbonaattia ja hiiltä. Litiumkarbonaatti kiertää varausvaiheen aikana mutta hiili vain kerääntyy katalysaattoriin, johtaen lopulta akun vajaatoimintaan.

Tutkijat ottivat katodikatalysaattoriin molybdeenidisulfidin yhdistettynä hybridi-elektrolyyttiin auttamaan hiilen sisällyttämistä sykliprosessiin.

Erityisesti heidän materiaalien yhdistelmä tuottaa yhden monikomponenttisen tuotteiden yhdistelmän erillisten tuotteiden sijasta, mikä tekee kierrätyksestä tehokkaamman.

"Ainutlaatuinen materiaaliyhdistelmämme auttaa tekemään ensimmäistä hiili-neutraalia litiumhiilidioksidiakkua, jolla on parempi tehokkuus ja pitkä käyttöjaksojen ikä, mikä mahdollistaa sen käytön edistyneissä energian varastointijärjestelmissä", kommentoi professori Amin Salehi-Khojin saavutusta.

Aiheesta aiemmin:

Hiilidioksidia hotkiva akku

Uudet materiaalit kestäville ja edullisille akuille