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

 
 

Pelottaako kuvien varmuuskopiointi verkkoon? Harkitse omaa pilveä

Viime vuonna otettiin huikeat 1,2 biljoonaa eli 1200 miljardia digitaalista valokuvaa1, joista noin 85 prosenttia älypuhelimilla. Kuvat säilyttävät muistojamme, jotta voimme palata myöhemmin niihin hetkiin, jotka muovaavat elämäämme ja kertovat tarinoitamme perheellemme ja ystävillemme. Puhelimen kadottaminen saattaa kuitenkin tarkoittaa myös näiden arvokkaiden muistojen hukkaamista. Niinpä on ehdottoman tärkeää varmistaa, että niistä on varmuuskopio.

Lue lisää...

IoT-suunnittelusta demokraattisempaa – avoimen koodin korteilla ja yhteisöjen tuella

Avoimen koodin ohjelmistojen rinnalle ovat tulossa avoimen koodin laitteistot ja kortit. Niiden ja suunnittelijayhteisöjen avulla yhä useampi rakentelija voi saada IoT-suunnittelunsa valmiiksi tuotteeksi asti.

Lue lisää...
 
ETN_fi Langaton anturi kertoo betonin kosteuden https://t.co/QF085IazLJ @MatoEngineering @japikas @FinnBuild
ETN_fi Phoenix Contact ostaa kaksi saksalaista yritystä: SKS Kontakttechnik keskittyy sähkömekaniikkaan, Pulsotronic GmbH… https://t.co/AfQDWxGQ6x
ETN_fi First truly black solar modules roll off industrial production line @AaltoUniversity https://t.co/ym11lOA2lL
ETN_fi Telian toimitusjohtaja: 5G-datassa kokeillaan uusia hintamalleja https://t.co/we8ryxGl4D @teliafinland
 
 

ny template