Perinteisten litiumioniakkujen energiatiheys on korkea, mutta niiden turvallisuus vaarantuu palavien orgaanisten elektrolyyttien vuoksi. Jos elektrolyytti olisi vesipohjainen, tällaista ongelmaa ei olisi.
Kiinalaistutkijat ovat nyt kehittäneet akun, jossa elektrolyytti perustuu vesipohjaiseen liuokseen. Huomattavaa DICP-tutkijoiden (Dalian Institute of Chemical Physics) innovaatiossa on se, että akun energiatiheys on saatu jopa kaksi kertaa suuremmaksi kuin nykyisten litiumakkujen.
Litiumioniakun kapasiteetti ja energiatiheys voivat vaihdella sen kemiallisen koostumuksen, muotoilun ja käyttökohteen mukaan. Energiatiheys vaihtelee toteutuksen mukaan välillä 250-700 wattituntia litraa kohti. DICP:ssä kehitetyn akun energiatiheydeksi ilmoitetaan jopa 1200 wattituntia litraa kohti.
Vesipohjaiset akut käyttävät vettä elektrolyyttien liuottimena, mikä parantaa merkittävästi akkujen turvallisuutta. Kuitenkin johtuen elektrolyytin rajallisesta liukoisuudesta ja alhaisesta akkujännitteestä vesipitoisilla akuilla on tyypillisesti pienempi energiatiheys. Tämä tarkoittaa, että vesipitoisen akun tilavuusyksikköä kohti varastoidun sähkön määrä on suhteellisen pieni.
Nature Energy -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa tutkimusryhmä, jota johti professori Li Xianfeng Kiinan tiedeakatemiasta yhteistyössä professori FU Qiangin ryhmän kanssa (molemmat tiimit DICP:stä) kehitti bromiin ja jodiin perustuvan monielektronisen katodin, jonka ominaiskapasiteetti on yli 840 Ah/L.
Yhdistämällä katodin metalliseen Cd:hen täyden akun muodostamiseksi tutkijat saavuttivat energiatiheyden jopa 1200 Wh/L kehitetyn katolyytin perusteella.
Prosessin toimivuus todistettiin niin optisella mikroskopialla kuin Raman-spektroskopialla. Professori Li Xianfengin mukaan tutkimus avaa tietä vesipohjaisten akkujen kaupalliselle kehitykselle.
Kuva: DCIP