JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.

Litiumioniakkujen varauskykyä rajoittavia grafiittianodeja pyritään korvaaman litiumilla tai natriumilla. Ikävä kyllä alkalimetallit ovat hyvin reaktiivisia perinteisten akkuelektrolyyttien kanssa, mikä voi johtaa dentriittien muodostumiseen. Nyt ongelmaan on löytynyt ratkaisu.

Ryhmä insinöörejä Cornell Energy Systems Instituten johdolla ovat kehittäneet kustannustehokkaan tavan stabiloida litium- ja natriumanodeja käyttäen tinaa suojaavana rajapintana anodin ja akun elektrolyytin välillä.Kun tinaa lisätään akun karbonaattipohjaiseen elektrolyyttiin, alkalimetalliselle anodille muodostuu hetkessä keinotekoinen rajapinta, joka nanometrin paksuisensa suojaa anodia ja pitää sen sähkökemiallisesti aktiivisena.

Vakauttamisen lisäksi rajapinta lisää myös varastointikapasiteettia ja sitä on toisin kuin muita keinotekoisia rajapintamateriaaleja helpompi käyttää valmistusprosessin aikana.

Litiumanodin tinarajapinnan testaus tuotti akun elinkaareksi yli 500 tuntia kun virta-arvo on 3 milliampeeria neliösenttimetrillä. Kun testi toistettiin ilman suojarajapintaa, kesti akku vain 55 tuntia. Natriumanodilla 10 tunnin käyttöikä kasvoi tinan avulla 1700 tuntiin.

Eroon koboltista

Litiumakkuihin käytetään nykyään yli 50 prosenttia kaikesta maailmassa tuotetusta koboltista. Suurin osa siitä tuotetaan Kongossa, jossa kaivuutyöhön käytetään jopa lapsityövoimaa.

Berkeleyn yliopiston johtama tutkimusryhmä on osoittanut, miten litiumakuissa voidaan käyttää muita metalleja. Sen kehittämissä katodeissa on 50 prosenttia enemmän litiumin varastointikapasiteettia kuin perinteisillä materiaaleilla.

Litiumpohjaisissa akuissa litiumionit varastoidaan katodeihin, jotka ovat kerrostettuja rakenteita. Koboltti on tärkeä tämän kerrostetun rakenteen ylläpitämiseksi.

Vuonna 2014 tutkijat löysivät keinon, jolla katodit voivat ylläpitää suurta energiatiheyttä ilman kerroksia. Konseptia kutsutaan epäjärjestyneiksi kivisuoliksi. Uusin tutkimus osoittaa, miten mangaani voi toimia tämän konseptin sisällä, mikä on lupaava askel pois koboltista.

Löydetyt epäjärjestykselliset katodit antavat mahdollisuuden toimia paljon laajemman jaksoittaisen taulukon ainevalikoiman parissa, toteavat tutkijat. Esimerkiksi mangaani on runsaampi alkuaine kuin koboltti.

Katodin suorituskyky mitataan wattitunteina kiloa kohden. Epäjärjestykselliset mangaanikatodit lähestyivät 1000 wattituntia kilogrammaa kohden. Tyypilliset litiumionikatodit omaavat 500 - 700 wattituntia kilogrammaa kohden.

Veijo Hänninen
Nanobittejä 20.4.2018

 
 

ETNtv

Watch ECF18 videos

 

Tämän takia Huaweita pelätään

Maailmalla on käynnissä omituinen sota, jossa yhä useammat maat kieltävät kiinalaisten laitevalmistajien laitteiden käytön tulevissa 5G-verkoissa. Mutta miksi amerikkalaiset pelkäävät Huaweita? MIT Technology Review -lehti listaa kuusi syytä.

Lue lisää...

IoT-solmun voi toteuttaa valmiilla alustalla

Artikkelissa kuvataan, miten SoC-piirille suunnitellaan datankeruuseen, analyysiin ja ohjaukseen tarkoitettu IoT-solmu käyttäen Adesto Technologiesin SmartEdge-alustaa. Suunnittelussa paneudutaan erityisesti ohjaussilmukoiden nopeuttamiseen yhdistettynä tehokkaaseen tiedonsiirtoon ja parempaan turvallisuuteen.

Lue lisää...

LATEST NEWS

 

NEWSFLASH

 
ETN_fi The next Linux kernel will be called 5.0. See https://t.co/w0D75j9wCI and https://t.co/HkrVCuyfST
ETN_fi Digi-Key arpoi Electronicassa Chevy Camaro V8 -avoauton. Voittajaksi valikoitui regensburgilainen opiskelija Marco.… https://t.co/3P0cNN5wfZ
ETN_fi ams:n 3D-kasvontunnistus tulossa Snapdragonille: ams and Qualcomm Technologies to focus engineering strengths on ac… https://t.co/XpYvAvGEp1
ETN_fi Disobey-hakkeritapahtuma tammikuussa neljättä kertaa Helsingissä https://t.co/pBdYFx7jUr @Disobey_fi
ETN_fi Viranomaisverkko Virveen tulee mobiililaajakaista ensi vuonna. Kumppanioperaattorikin selviää kilpailutuksessa v. 2… https://t.co/TtNorpIQy2