Akkuja alumiinista ja polymeereistä

Stanfordin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet ensimmäisen nopeasti ladattavan, pitkäikäisen ja edullisen alumiiniakun. Tutkijoiden mukaan se tarjoaa turvallisen vaihtoehdon nykyisille kaupallisille akuille ja he kuvaavat uudenlaista akkuaan ultranopeasti ladattavaksi alumiini-ioni-akuksi.

Protoakku latautui täyteen minuutissa ja se kesti yli 7500 toimintajaksoa kapasiteetin kärsimättä. Muissa laboratorioissa kehitetyt alumiiniakut kuolevat yleensä vain sadan lataus-purkautumiskerran jälkeen.

Alumiini on jo pitkään ollut houkutteleva materiaali akuille, lähinnä sen edullisuuden, heikon syttyvyyden ja kohtuullisen varauskapasiteetin ansiosta.

Stanfordin protoakun anodi on alumiinista ja katodiksi löytyi vahingossa yksinkertainen ratkaisu eli grafiitti. Akun anodi, katodi ja nestemäinen elektrolyytti on sijoitettu polymeeripinnoitetun paketin sisälle.

Uusi alumiiniakku tuottaa noin kahden voltin jännitteen, mikä on suurempi kuin kukaan on saavuttanut alumiinilla. Kuitenkin se on vain puolet tyypillisen litiumakun jännitteestä. Katodimateriaalin parantaminen voisi lopulta lisätä jännitettä ja energiatiheyttä, joka on alumiinilla heikompi kuin litium-ioneilla toimittaessa.

University of Houstonissa on puolestaan kehitetty tehokas elektroneja kuljettava polymeeri. Se mahdollistaa ultranopeat akkusovellukset sillä jo entuudestaan on ollut käytettävissä aukkoja tehokkaasti siirtäviä polymeerejä.

Nyt kehitetty polymeeriakku latautuu 80 prosenttisesti 6 sekunnissa, ja täyteen sen jälkeen 18 sekunnissa. Tutkijoiden kehittämä vahvasti litium-seostettu naftaleeni-bitiofeeni polymeeri osoitti hyvää sähköistä johtavuutta ja se pysyi vakaana 3000 lataus- ja purkusyklin ajan.

Uudenlaiselle π-konjugoidulle redoksipolymeereille nähdään muitakin sovelluksia energiaan liittyen, kuten akuissa ja superkondensaattoreissa sekä termosähköisissä rakenteissa.

Perinteisiin epäorgaanisiin akkuihin mahtuu edelleen enemmän energiaa kuin orgaanisiin akkuihin mutta edulliset materiaalit ja valmistustekniikka voisivat tuottaa houkuttelevia vaihtoehtoja.