Aerogeeleillä kestävän kehityksen akkuja

Bristolin yliopiston tutkijat kehittävät korkean suorituskyvyn natrium- ja kalium-ioni-akkuja käyttämällä kestävästi tuotettua selluloosaa.

Suurempi kuva

Bristol Composites Instituten tutkijat ovat kehittäneet uuden hallittavan yksisuuntaisen jäämallinnusstrategian, jolla voi räätälöidä seuraavan sukupolven litiumioni-jälkeisten akkujen sähkökemiallisia suorituskykyjä kestävästi ja laajamittaisesti.

Vaihtoehtoina litiumille, kuten natrium- ja kaliumakut, eivät ole historiallisesti toimineet yhtä hyvin suorituskykynsä ja käyttökertojensa suhteen. Huonompi suorituskyky johtuu natrium- ja kalium-ionien suuremmista kooista ja niiden kyvystä liikkua akkujen huokoisten hiilielektrodien läpi.

Bristolin tutkijat ovat nyt kehittäneet uusia hiilielektrodimateriaaleja, jotka perustuvat jääpohjaiseen malliin eli aerogeelejä, joissa selluloosan nanokiteistä muodostetaan huokoinen rakenne käyttämällä jääkiteitä, joita kasvatetaan ja sitten sublimoidaan. Menetelmä jättää rakenteeseen niin suuria kanavia, että ne voivat kuljettaa suuria natrium- ja kaliumioneja.

Tutkijat osoittivat materiaalista tehtyjen uudenlaisten natrium- ja kalium-ioni-akkujen suorituskyvyn ylittävän monia muita vastaavia järjestelmiä ja niissä käytetään kestävästi tuotettua materiaalia – selluloosaa.

Steve Eichhorn, materiaalitieteen ja tekniikan professori Bristolin yliopistosta, toteaa: ”Olimme hämmästyneitä näiden uusien akkujen suorituskyvystä. Niissä on vielä paljon potentiaalia kehittää edelleen ja valmistaa isompia rakenteita tällä tekniikalla."

Jing Wang, johtava kirjailija ja tohtoriopiskelija Bristol Composites Institutesta, kertoo: "Ehdotamme uutta hallittavaa jäämallinnusstrategiaa valmistaaksemme edullisia selluloosan nanokiteitä/polyeteenioksidista johdettuja hiiliaerogeelejä. Niissä on hierarkkisesti räätälöidyt ja pystysuoraan kohdistetut kanavat ja elektrodimateriaaleina niitä voidaan käyttää nopeuden ja työjaksottelun vakauden säätämiseen natrium- ja kalium-ioni-akuissa.

"Näiden havaintojen valossa toivomme nyt tekevämme yhteistyötä teollisuuden kanssa kehittääksemme tätä strategiaa teollisessa mittakaavassa ja selvittääksemme, voidaanko tätä ainutlaatuista teknologiaa helposti laajentaa moniin muihin energian varastointijärjestelmiin, kuten sinkki-, kalsium-, alumiini- ja magnesium-ioni akkuihin, mikä osoittaisi sen potentiaalia seuraavan sukupolven energian varastointijärjestelmissä", sanoi professori Eichhorn yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Kovahiilestä anodimateriaali natrium-ioni akulle

Kiinteä elektrolyytti natrium-akuille

Kaliummetalli akun vaihtoehdoksi litiumille