Uudenlaista kemiaa litiumakuille

31.03.2020

Tokio-fluori-elektrolyytti-litium-ioni-akuille-275-t.jpgTFEP-molekyylin eri osat vastaavat erilaisista parannuksista akkukemiaan.

Ensimmäistä kertaa tutkijat, jotka tutkivat sähkön varastoinnin fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, ovat löytäneet uuden tavan parantaa litium-ioni-akkuja.

Tutkijat lisäsivät menestyksekkäästi litium-ioni-akun jännitteenantoa mutta myös sen kykyä tukahduttaa vaaralliset olosuhteet, jotka vaikuttavat nykyisessä akkuvalikoimassa.

Tokion yliopiston teknillisen korkeakoulun ja tutkijakoulun tutkijat keksivät tavan parantaa akkujen turvallisuutta ja tarjota enemmän varausta.

”Akun jännitettä rajoittaa sen elektrolyyttimateriaali. Litium-ioni-akkujen elektrolyyttiliuotin on edelleen sama, jolla akut kaupallistettiin 1990-luvun alkupuolella”, professori Atsuo Yamada toteaa yliopistonsa tiedotteessa.

”Ajattelimme, että parantamisen varaa on ja löysimme sen. Uusi fluorattu syklisen fosfaatin liuottimen (TFEP) elektrolyytti ylittää huomattavasti nykyisen etyleenikarbonaatin (EC), jota nykyään käytetään laajalti akuissa."

EC on tunnetusti syttyvä ja epästabiili yli 4,3 voltin alueella; Toisaalta TFEP on palamaton ja sietää suurempia jännitteitä, jopa 4,9 volttia. Tämä ylimääräinen jännite muuten samankokoisessa pakkauksessa voi tarkoittaa, että akut voivat kestää kauemmin, ennen kuin ne tarvitsevat uuden latauksen.

Tämä työ avaa uusia rajoja elektrolyyttien kehityksessä kohti turvallisempia litium-ioniakkuja, joilla on korkeammat energiatiheydet.

Myös Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) tutkijoiden uusin työ esittelee elektrolyyttiä, jossa käytetään fluori-atomeja sisältävää liuotinta.

Tutkijoiden tavoitteena ovat suuremman kapasiteetin omaavat litium-metalli-akut, joissa anodilla käytetään litiummetallia. Ongelmana on kuitenkin litiummetallin vakaus ja dentriitit.

Tutkimusryhmä UNIST:n energia- ja kemiantekniikan korkeakoulusta, on kehittänyt ionirikaste-elektrolyytin, joka käyttää fluoriatomeja sisältävää liuotinta. Näin tämä elektrolyytti muodosti tasaisen suojakalvon litiummetalliakun sekä negatiiviselle että positiiviselle elektrodille lisäämällä koko akun käyttöikää ja tehoa.

Fluori reagoi litiumin kanssa suojakalvon muodostamiseksi litiumelektrodin pinnalle ja se myös korjautui kun suojakalvo tuhoutui osittain.

Menetelmä mahdollistaa korkeajännitteisten, pitkäikäisten litiummetalliakkujen toteuttamisen, jollaista ei ole saatavilla tavanomaisten litium-ioni-akkujen elektrolyyteillä.

Aiheesta aiemmin: Kierrätystä ja palonestoa

22.05.2020Kohti kolmatta ulottuvuutta
21.05.2020Nopempi koherentti LiDAR
20.05.2020Rautaa rajalle, vaikka ruosteisenakin
19.05.2020Uudenlaisen kvanttitutkan prototyyppi
18.05.2020Löytää edullisesti radioaaltoja
16.05.2020Suprajohtavuutta ja topologiaa
15.05.2020Kvanttimateriaali keventää tekoälyn energiantarvetta
14.05.2020Vetyä auringonvalosta
13.05.2020Uutta valoa 2D-nanolasereista
12.05.2020Vakaita perovskiitteja

Siirry arkistoon »