Akkuasiantuntijat Texasin yliopistossa Austinissa ovat valaisseet uutta valoa sähköajoneuvoissa yleisesti käytettyjen akkukomponenttien kriittiseen ongelmaan. Ongelmaksi paikantuivat reaktiiviset elektrolyytit, jotka ajan myötä aiheuttavat halkeamia nikkelipohjaisiin katodeihin.
Ajan myötä hiukkasilla, jotka muodostavat nikkelipohjaisia katodeja näissä akuissa, on taipumus halkeilla, mikä rajoittaa akun elinkaarta ja lisää turvallisuusongelmia. Tähän asti on laajasti ajateltu, että kyse on väistämättömästä ongelmasta, joka johtui hiukkasten luonnollisesta laajenemisesta ja supistumisesta akun virransyöttöprosessin aikana.
Mutta äskettäin Joule-lehdessä julkaistussa uudessa artikkelissa teksasilaistutkijat paljastivat, että ilmiön syyllisiä ovat epästabiilit elektrolyytit, jotka toimivat ionien kuljetusväliaineena akkureaktiossa. Nämä materiaalit ja niiden korkea reaktiivisuus katodin kanssa ovat keskeiset syylliset.
- Huomasimme, että katodin pinnan kanssa reagoiva elektrolyytti johtaa lisääntyneeseen halkeamien muodostumiseen, sanoi Arumugam Manthiram, Walkerin konetekniikan laitoksen professori, joka johti tutkimusta.
Manthiramin mukaan koko ala on ollut samassa väärässä uskossa katodien suhteen. Ongelma voidaan ratkaista, mutta se edellyttää huomion kiinnittämisen elektrolyyttiin. Manthiramin tuumiin kuuluvan jatko-opiskelija Steven Leen mukaan luonnollista halkeilua katodissa tapahtuu, kun hiukkaset "hengittävät" akun lataus/purkausprosessin aikana. Nämä halkeamat palautuvat. Haaste tulee, kun erittäin reaktiivisia elektrolyyttejä vuotaa ajan myötä näihin aukkoihin. Tämä saa aikaan reaktion, joka vie katodista happea ja tekee halkeamista pysyviksi.
Kun halkeilu lisääntyy, se nopeuttaa akun kapasiteetin heikkenemistä. Tutkijat kutsuvat halkeilua katodin pinnalla olevan elektrolyytin reaktiivisuuden oireeksi pikemminkin kuin kapasiteetin haalistumisen pääsyyksi.
Maailman suurimmat akkujen valmistajat ja maailmanlaajuinen akkutieteen yhteisö kamppailevat kaikki hiukkasten halkeiluongelmien kanssa. Monet nykyisistä ratkaisuista sisältävät monimutkaisia prosesseja katodin rakenteen täydelliseksi muuttamiseksi. Elektrolyyttien muuttaminen olisi monille helpompi tie pidentää akun käyttöikää.
Erittäin hyvällä hyötysuhteella lämpöenergiaa tuottava tai poistava ilmalämpöpumppu yleistyy edelleen kaikkialla maailmassa. Toshiba on kehittänyt suunnittelijoiden avuksi pitkälle integroidun referenssimallin, jonka pohjalta on helppo rakentaa hyvin energiatehokas lämpöpumppu optimoiduin kustannuksin.