Uusi tutkimus piipohjaisien akkujen elektrodeille

Uusi tutkimus ohjaa seuraavan sukupolven piipohjaisia akkuja edullisemmiksi, nopeammin latautuviksi ja pidemmän ajomatkan sähköautoille 

Lontoon Queen Mary -yliopiston johtama uusi tutkimus osoittaa, että perustieteeseen tason operandokuvantamisen avulla kaksikerroksinen elektrodisuunnittelu parantaa merkittävästi autoakkujen syklistä vakautta ja nopeaa latauskykyä. Tällä on vahva potentiaali vähentää kustannuksia 20–30 prosenttia.

Tutkimuksessa tutkijat esittelevät näyttöön perustuvan kaksikerroksisen suunnitelman piipohjaisille komposiittielektrodeille, jolla pyritään ratkaisemaan piipohjaisen elektrodin keskeisiä haasteita – läpimurto, jolla on vahva potentiaali seuraavan sukupolven tehokkaille akuille.

Piielektrodit voivat tarjota 10 kertaa suuremman teoreettisen kapasiteetin ja nopeamman latauksen, mutta niiden laajamittaista käyttöönottoa hidastavat jopa 300 %:n tilavuuden muutokset lataus-/purkaussyklien aikana. Tämä tarkoittaa, että ne kuluvat nopeasti eivätkä kestä kauan.

Monimuotoisten multimodaalisten operandokuvantamistekniikoiden avulla tutkimus tuo esiin aivan uusia näkemyksiä grafiitti/pii-komposiittielektrodien sähkökemiallis-mekaanisista prosesseista.

Näiden tietojen pohjalta esitetään uudenlainen kaksikerroksinen arkkitehtuuri, joka vastaa materiaalisuunnittelun keskeisiin haasteisiin ja jolla on huomattavasti suurempi kapasiteetti ja vähäisempi hajoaminen perinteisiin formulaatioihin verrattuna.

Tutkimusta johtanut tohtori Xuekun Lu sanoi: ”Tässä tutkimuksessa visualisoimme ensimmäistä kertaa mikrorakennesuunnitelman ja sähkökemiallis-mekaanisen suorituskyvyn välisen vuorovaikutuksen eri pituussuunnissa – yksittäisestä hiukkasesta kokonaiseen elektrodiin – integroimalla multimodaalisia operandokuvantamistekniikoita.”

”Tämä tutkimus avaa uusia mahdollisuuksia 3D-komposiittielektrodien arkkitehtuurien innovoinnille, rikkoen energiatiheyden, syklin keston ja latausnopeuden rajoja autoakuissa ja siten nopeuttaen sähköautojen laajamittaista käyttöönottoa.” 

Professori David Greenwood puolestaan kommentoi: "Piipitoiset anodit ovat tärkeä teknologiapolku korkeaenergisten akkujen valmistuksessa esimerkiksi autoteollisuudessa.

Tämä tutkimus tarjoaa paljon syvemmän ymmärryksen siitä, miten niiden mikrorakenne vaikuttaa niiden suorituskykyyn ja heikkenemiseen, ja tarjoaa pohjan paremmalle akkusuunnittelulle tulevaisuudessa." 

Aiheesta aiemmin:

Harppauksia piianodien käyttöönotossa

Kävisikö pii sittenkin akkuanodiksi

Elktrodeina pii ja rikki