Tehokas litium-rikki akku

Australialaisen Monash-yliopiston tutkijat ovat kaupallistamisen partaalla kehittämällään maailman tehokkaimmalla litium-rikki (Li-S) -akulla. Se voisi ylittää nykyiset markkinajohtajat yli nelinkertaisesti ja antaa puhtia alan markkinoille tulevaisuudessa.

Tohtori Mahdokht Shaibanin johtama kansainvälinen tutkijaryhmä kehitti erittäin suurikapasiteettisen Li-S -akun, jolla on parempi suorituskyky ja vähemmän ympäristövaikutuksia kuin nykyisillä litium-ioni akuilla.

Tutkijoilla on hyväksytty hakemuspatentti valmistusprosessilleen ja prototyyppikennoja ovat onnistuneesti valmistaneet saksalaiset t & k-kumppanit Fraunhofer Institute for Material and Beam Technologystä.

Jotkut maailman suurimmista litiumparien valmistajista Kiinassa ja Euroopassa ovat jo ilmaisseet kiinnostuksensa tuotannon skaalaamiseen. Käytännölliset jatkotestaukset tapahtuvat Australiassa vuoden 2020 alkupuolella.

Professori Mainak Majumder kertoi tämän kehityksen olevan läpimurto Australian teollisuudelle ja voi muuttaa tapaa, jolla puhelimet, autot ja tietokoneet valmistetaan ja aurinkosähköverkot rakennetaan tulevaisuudessa.

Käyttämällä samoja materiaaleja kuin tavanomaisissa litium-ioni -akuissa tutkijat muuttivat paksujen rikkikatodien rakennetta niin, että ne pystyisivät pitämään korkeampia rasituskuormituksia heikentämättä kokonaiskapasiteettia tai suorituskykyä.

Erikoisen kokkaroitumista ehkäisevän kemian innoittamana, joka kehitettiin pesuainejauheiden käsittelyyn 1970-luvulla, ryhmä suunnitteli menetelmän, joka asettaa minimimäärät suurimoduulista sideainetta vierekkäisten hiukkasten väliin, jättäen enemmän tilaa materiaalin laajenemiselle ja ionidiffuusiolle. Se loi sellaisen vakaustason, jota mikään akusto ei ole tähän mennessä nähnyt ja voi olla käyttökelpoinen myös piianodeille Li-Ion -akuissa.

Nämä laajentumista sietävät elektrodit, joiden kuormitus on korkeintaan 15 mg cm ^-2, tuottavat korkean gravimetrisen (> 1200 mA h g^-1) ja aluekapasiteetin (19 mA h cm ^-2). Kennot pysyvät stabiileina yli 200 sykliä, mikä on ennennäkemätöntä tehdyn paksuisissa katodeissa, Coulombisella yli 99% hyötysuhteella.

Houkutteleva suorituskyky, alhaisemmat valmistuskustannukset, runsas materiaalin tarjonta, helppo käsittely ja vähentynyt ympäristöjalanjälki tekevät tästä uudesta akkusuunnitelmasta kiinnostavan tulevaisuuden todellisiin sovelluksiin, apulaisprofessorin Matthew Hillin mukaan.

"Tämä lähestymistapa ei vain suosi korkean suorituskyvyn metriikkaa ja pitkää syklistä käyttöikää, vaan on myös yksinkertainen ja erittäin halpa valmistaa vesipohjaisia prosesseja käyttämällä ja voi johtaa ympäristölle vaarallisen jätteen vähenemiseen merkittävästi", toteaa Hill.

Tutkimusraportti: Expansion-tolerant architectures for stable cycling of ultrahigh-loading sulfur cathodes in lithium-sulfur batteries.

Aiheesta aiemmin:

Kehitysaskelia litium-rikki akuille

Läpimurtoja rikki-akkujen tutkimuksissa

Litium-rikki akkuja sähköautoille