Miksi kiintoaineakuissa on oikosulkuja31.03.2026
Kiinteää metallia varausta kuljettavana elektrolyyttinä käyttävät akut voisivat olla turvallisempi ja paljon energiatiheämpi vaihtoehto litiumioniakuille. Näitä kiinteän olomuodon akkuja on kuitenkin vaivannut dendriiteiksi kutsuttujen metallisten halkeamien muodostuminen, jotka aiheuttavat niissä oikosulun. Vuosikymmenten ajan monet tutkijat ovat pitäneet dendriittejä suurelta osin mekaanisen rasituksen seurauksena – kuten halkeamina, joita muodostuu jalkakäytävälle, kun puunjuuri kasvaa sen alla. Mutta MIT:n insinöörit ovat havainneet täysin päinvastaisen: Nopeampi dendriittien kasvu liittyi alhaisempiin jännitystasoihin yleisesti käytetyssä akkuelektrolyyttien materiaalissa. Käyttämällä uutta tekniikkaa, jonka avulla he pystyivät mittaamaan suoraan kasvavien dendriittien ympärillä olevaa jännitystä, tutkijat havaitsivat halkeamien muodostuvan jopa 25 prosentin jännitystasoilla siitä, mitä odotettaisiin pelkästään mekaanisen rasituksen vaikutuksesta. Tarkemmat kokeet paljastivat sen sijaan toisen syyllisen: suurten sähkövirtojen aiheuttamat kemialliset reaktiot, jotka heikentävät elektrolyyttiä ja tekevät siitä alttiimman dendriittien kasvulle. Tutkijat olivat aiemmin ehdottaneet, että tällaiset reaktiot aiheuttavat dendriittien kasvua, mutta uusi tutkimus tarjoaa ensimmäistä kokeellista tietoa kemiallisen ja mekaanisen rasituksen välisestä vuorovaikutuksesta dendriittien muodostumisessa. ”Suorien mittaustekniikoiden avulla pystyimme näkemään materiaalin kestävyyden kennon työjaksojen aikana”, sanoo Cole Fincher, artikkelin ensimmäinen kirjoittaja. ”Huomasimme, että jos vain testaat keraamista elektrolyyttiä työpöydällä, se on suunnilleen yhtä kestävää kuin hampaasi. Mutta latauksen aikana se heikkenee paljon – lähemmäksi tikkarin haurautta.” Tulokset tuovat esiin, miksi pelkkien vahvempien elektrolyyttien kehittäminen ei ole ratkaissut dendriittiongelmaa. Se viittaa myös kemiallisesti vakaampien materiaalien kehittämisen tärkeyteen, jotta suuritiheyksisten kiinteän olomuodon akkujen lupaus lopulta täyttyy. Aiheesta aiemmin: Uusi korkean jännitteen kiiintoaine-elektrolyytti |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Uudet näkemykset akkujen suorituskykyä vahingoittavista metallin halkeamista voisivat edistää pyrkimystä kehittää energiatiheitä kiinteän olomuodon akkuja.