Maailman ensimmäinen täyskennoinen kaksoiskationinen akku

Energian varastointiteknologian läpimurto on johtanut Limerickin yliopiston kehittämään maailman ensimmäisen täyskennoisen kaksoiskationiakun.

Tämä innovatiivinen järjestelmä yhdistää litium- ja natriumioneja parantaakseen merkittävästi sekä akun kapasiteettia että vakautta ja asettamalla uuden rajan kestävän energian tutkimuksessa.

Uraauurtava työ on julkaistu Nano Energy –lehdessä ja sitä johtivat Hugh Geaney ja tohtori Syed Abdul Ahad. Projekti toteutettiin yhteistyössä Birminghamin yliopiston tutkijoiden kanssa.

Toisin kuin perinteiset natriumia sisältävät (yksikationiset) akut, tämä uusi kaksoiskationijärjestelmä yhdistää litiumin ja natriumin vahvuudet paremman suorituskyvyn saavuttamiseksi pitäen natriumin pääkomponenttina, mikä tekee teknologiasta tehokkaamman ja kestävämmän.

”Olemme ensimmäistä kertaa osoittaneet, että natriumioniakkuja voidaan ’superlatata’ yhdistämällä natriumia ja litiumia natriumdominoivaan kaksoiskationiseen elektrolyyttiin”, sanoi apulaisprofessori Geaney.

”Tämä läpimurto avaa oven kestävämmille ja tehokkaimmille akkukemioille.”

Tohtori Abdul Ahad, joka suunnitteli tämän tutkimuksen ja suoritti kokeellisen työn, selitti: ”Lisäämällä sekä litium- että natriumkationeja, kaksinkertaistamme akun kapasiteetin, joka muuten olisi pienempi tyypillisessä natriumioniakussa. Tätä ei ole koskaan ennen tehty käyttämillemme anodimateriaaleille, joilla ennustetaan olevan suuri kapasiteetti natriumioniakuissa.”

Akun rakenne mahdollistaa litiumin toiminnan "kapasiteetin tehostajana" elektrolyytissä, mikä lataa natriumionijärjestelmän superlataamalla ja samalla säilyttäen pitkän aikavälin vakauden. Tämä lähestymistapa ei ainoastaan paranna energiatiheyttä – mikä on kriittistä sähköajoneuvojen toimintamatkan pidentämiseksi – vaan myös parantaa turvallisuutta ja kestävyyttä vähentämällä riippuvuutta kalliista ja ympäristöystävällisestä materiaalista, kuten koboltista.

Natriumioniakkuja on pitkään pidetty kestävämpänä vaihtoehtona litiumioniakuille, joita tällä hetkellä käytetään useimpien kaupallisten laitteiden virtalähteenä. Natriumioniakuilla ei kuitenkaan ole samaa energiatiheyttä kuin litiumioniakuilla, mikä tarkoittaa paljon heikompaa akun suorituskykyä.

Tämä jännittävä kehitysaskel tarkoittaa, että natriumioneja voidaan edelleen käyttää suuren kapasiteetin tuottamiseen. Litiumionit ja natriumionit toimivat yhdessä latauksen ja purkauksen aikana, ja kennoa voidaan ladata jopa 1000 kertaa, mikä tekee siitä paljon ympäristöystävällisemmän ja edullisemman akun.

Tiimi aikoo nyt laajentaa tutkimusta etsimään uusia materiaaliyhdistelmiä ja ionijärjestelmiä, mukaan lukien piipohjaiset anodit ja vaihtoehtoiset ioniparit, kuten litium-magnesium ja kalium-litium.

Aiheesta aiemmin:

Uusi näkemys moniarvoisten akkujen suunnitteluun

Uusia materiaaleja akuille ja lämpösähköisille

Kahden ionin akut lähemmäksi todellisuutta