Akkututkimuksia esiteltiin kesälläkin21.08.2020 Uusi tutkimus kuvaa nanorakenteisten litiumatomien (sinisten) kehitystä elektrodille (keltainen) akun latauksen aikana. Materiaalitieteilijät, jotka tarkastelivat muutamaa ensimmäistä litiummetalliakun varaamisen hetkiä, kohtasivat hämmästyttävän tapahtuman. Heidän löytö uhmasi odotuksia, logiikkaa ja kokemuksia. Idaho National Laboratoryn ja Kalifornian San Diegon yliopiston tieteilijät tutkivat litiumin varaamisen varhaisimpia vaiheita atomitasolla. Yllätyksekseen he havaitsivat, että hidas, vähäenerginen varaus sai litiumatomeja kerrostumaan elektrodille sekavalla tavalla, mikä parantaa varauskäyttäytymistä. Tätä ei-kiteistä lasimaista litiumia ei ole koskaan havaittu ja tällaisen amorfisten metallien luominen on perinteisesti ollut erittäin vaikeaa. Tulokset ehdottavat strategioita hienosäätää varausmenetelmiä akun käyttöiän pidentämiseksi ja - kiinnostavasti - lasimaisten metallien valmistamiseksi muihin sovelluksiin. Vielä tärkeämpää on, että se voi avata oven parempien akkujen, nopeampien katalyyttien ja muihin materiaalitieteiden harppauksiin. Argonne National Laboratoryn tutkijoiden tavoitteita on puolestaan löytää vaihtoehtoisia litiummetalli-oksidielektrodeja, korvaajaksi koboltille, joka on yleinen pienlaitteiden akuissa, mutta on liian kallis ja lyhyiden ajomatkojen kapasiteetin rakenne sähköajoneuvoille. Nyt käynnistetyn tutkimuksen tavoite on tehdä rakenteellisesti vakaa, mangaanirikas elektrodi litiumioniakkua varten, joka voi antaa energiaa pidemmäksi aikaa. Toiveena on, että yhdistämällä spinellejä uusien materiaalien kanssa, pystymme kehittämään uusia taloudellisesti kannattavia vaihtoehtoja koboltti- ja nikkeli-rikkaille materiaaleille, toteavat tutkijat. Kesän aikana monet muutkin tutkimuslaitokset ovat julkistaneet erilaisia akkutekniikan tutkimuksiensa saavutuksia. Litiummetalliakut ovat olleet myös Stanfordin yliopiston tutkijoiden työlistalla ja he lähestyivät aihetta uudenlaisella ja lupaavalla elektrolyytillä. Myös litiumin ja koboltin korvaamiseen tähtäävät tutkimukset ovat edistyneet. Sydneyn teknillisen yliopiston vetämässä tutkimuksessa esitellään strategia, jossa käytetään 2D-grafeenin nanomateriaalin rajapintarasituksen muokkausta uudentyyppisen katodin tuottamiseksi. Tutkimus osoitti uudenlaisten katodien Na+, K+, Zn2+, Al3+ -ionien palautuvalle interkaloitumiselle 2D-monikerroksisen VOPO4-grafeeniheterostruktuurin rajapinnan venytystekniikan avulla. Texasin yliopiston insinööritieteiden Cockrell korkeakoulun tutkijat ovat puolestaan kehittäneet kobolttia sisältämättömän litiumioniakun. Sen katodi on 89 prosenttisesti nikkeliä ja mukana on myös mangaania ja alumiinia. Tutkijat suuntaavat aihetta jo kaupallisille markkinoille. Lisäksi uusimmassa Akkutekniikan kesäkatsauksessa käsitellään Aalto-yliopiston hiilidioksidista tehtyä akkuelektrodia suojaavaa SEI-kerrosta, Texasin tutkijoiden kehittämää huonelämpöistä nestemäistä metalliakkua sekä venäläisten (Skoltech. MSU) kehittämää natriumioniakun (SIB) anodimateriaalia. |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.