Kohti kiinteärakenteisia akkuja11.03.2022
Loputtomassa pyrkimyksessä pakata enemmän energiaa akkuihin lisäämättä niiden painoa tai tilavuutta, yksi erityisen lupaava tekniikka on kiinteärakenteinen akku. Ne voisivat tuottaa paitsi kaksi kertaa enemmän energiaa kokoonsa nähden ja ne voisivat myös käytännössä poistaa nykyisten litiumioniakkujen palovaaran. Mutta yksi asia on jarruttanut niiden kehitystä: kiinteän elektrolyyttikerroksen molemmilla puolilla olevien kahden elektrodin välisillä rajoilla oleva epävakaus voi lyhentää niiden käyttöikää dramaattisesti. Joissakin tutkimuksissa on käytetty erityisiä pinnoitteita kerrosten välisen sidoksen parantamiseksi, mutta tämä ylimääräisten pinnoitusvaihe lisää valmistuken kustannuksia. Nyt MIT:n ja Brookhaven National Laboratoryn tutkijaryhmä on keksinyt tavan saavuttaa tuloksia, jotka vastaavat tai ylittävät pinnoitettujen pintojen ratkaisujen kestävyyden, mutta ilman pinnoitteita. Uusi menetelmä edellyttää yksinkertaisesti kaiken hiilidioksidin eliminoimista kriittisessä keraamisen elektrolyyttikerroksen sintrausvaiheessa. Vaikka ilmassa olevan hiilidioksidin määrä on miljoonasosina mitattuna häviävän pieni, sen vaikutukset osoittautuvat dramaattisiksi ja haitallisiksi. Sintrausvaiheen suorittaminen puhtaassa hapessa luo sidoksia, jotka vastaavat parhaiten pinnoitettujen pintojen suorituskykyä ilman pinnoituksen ylimääräisiä kustannuksia, sanovat tutkijat. Tällä menetelmällä tehdyn katodi-elektrolyyttirajapinnan suorituskyky on Bilge Yildizin mukaan "verrattavissa kirjallisuudessa nähtyihin parhaisiin rajapintaresistansseihin", mutta ne kaikki saavutettiin käyttämällä ylimääräistä pinnoitteiden levitysvaihetta. "Olemme havainneet, että voit välttää sen ylimääräisen valmistusvaiheen, joka on tyypillisesti kallis." Kiinteärakenteisten akkujen tarjoamat energiatiheyden mahdolliset lisäykset johtuvat siitä, että ne mahdollistavat puhtaan litiummetallin käytön yhtenä elektrodeista, joka on paljon kevyempi kuin tällä hetkellä käytetyt litiuminfuusion grafiitista valmistetut elektrodit. Tiimi tutkii nyt tällaisten akkujen suorituskyvyn seuraavaa osaa, mikä tarkoittaa, kuinka nämä sidokset kestävät pitkällä aikavälillä akun työjaksottelun aikana. Samalla näitä uusia löytöjä voitaneen soveltaa nopeasti akkutuotannossa, Yildiz sanoo. "Ehdotamme suhteellisen yksinkertaista prosessia kennojen valmistukseen. Se ei lisää paljon energiakustannuksia valmistukseen. Uskomme, että se voidaan ottaa suhteellisen helposti mukaan valmistusprosessiin”, ja lisäkustannusten pitäisi tutkijoiden laskelmiensa mukaan olla mitättömiä. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.