Uusi mahdollisuus magnesiumakuille07.12.2020 Magnesiumakkuja on pitkään pidetty turvallisempana ja edullisempana vaihtoehtona litium-ioniakuille, mutta aiempien versioiden toimittama kapasiteetti on ollut heikkoa. Houstonin yliopiston ja Pohjois-Amerikan Toyotan tutkimuslaitoksen (TRINA) tutkijat raportoivat, että he ovat kehittäneet uuden katodin ja elektrolyytin magnesiumakulle, joka kykenee toimimaan huoneenlämmössä ja tuottaa litiumioniakkuja vastaavan tehotiheyden. Kun jakeluverkkotason energian varastoinnin ja muiden sovellusten tarve tulee yhä kiireellisemmäksi, tutkijat ovat etsineet litiumille edullisempia ja helpommin saatavilla olevia vaihtoehtoja. Magnesiumionit mahdollistavat kaksinkertaisen varauksen litiumiin verrattuna, samalla kun niiden ionisäde on samanlainen. Tämän seurauksena magnesiumin dissosiaatio elektrolyyteistä ja sen diffuusio elektrodissa, kaksi oleellista prosessia, jotka tapahtuvat klassisissa interkalaatiokatodeissa, ovat hitaita huoneenlämpötilassa, mikä johtaa pieneen tehotasoon. Houstonin yliopiston professori Yan Yao toteaa, että uudet uraauurtavat tulokset saatiin yhdistämällä sekä orgaaninen kinonikatodi että uusi räätälöity booriklusteripohjainen elektrolyyttiliuos. Tutkijat loivat heterogeeninen enolisaatiokemian, johon sisältyy karbonyylipelkistys, joka ohittaa dissosiaatio- ja diffuusiovaikeudet, mikä puolestaan mahdollistaa nopeat ja palautuvat redox-prosessit. "Tämä uusi redoksikemian luokka ohittaa kiinteän tilan interkalaation tarpeen ja varastoi pelkästään magnesiumia sen monimutkaisten muotojen sijaan, mikä luo uuden paradigman magnesiumakkujen elektrodisuunnitteluun." sanoo Yao. Kun tämä kineettisesti suosiollinen katodi yhdistetään räätälöityyn, heikosti koordinoivaan booriklusteripohjaiseen elektrolyyttiin, menetelmä mahdollist aa dendriittivapaan Mg-pinnoituksen ja sen purkamisen virtatiheydellä 20 mA cm−2. Yhdistelmä tuottaa magnesiumakun, jonka ominaisteho on jopa 30,4 kW kg−1, mikä on melkein kaksi suuruusluokkaa korkeampi taso kuin aiemmat saavutukset. Akku jatkoi toimintaansa yli 200 jakson ajan noin 82 prosentin kapasiteetin säilyttämisen tasolla. Aiheesta aiemmin: Epätavalliset ratkaisut tehostavat magnesiumakkuja |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.