Litiumioniakkujen kehitys on saanut uuden suunnan, kun tutkijat ovat onnistuneet valmistamaan huokoisesta tinasta elektrodin, joka voi pidentää akkujen kestoikää ja parantaa niiden suorituskykyä. Saksalaisen Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) -tutkimuslaitoksen tutkijat ovat kehittäneet innovatiivisen tinavaahtoelektrodin, joka voi ratkaista perinteisten metallielektrodien kestävyysongelmat.
Tina on lupaava vaihtoehto perinteisille grafiittielektrodeille, sillä sen kyky varastoida litiumioneja on jopa kolminkertainen verrattuna grafiittiin. Tinan suurin haaste on kuitenkin sen merkittävä tilavuuden kasvu lataus- ja purkuprosessien aikana, mikä voi aiheuttaa elektrodin rakenteellista hajoamista ja lyhentää akun elinikää.
HZB:n tutkijat havaitsivat, että tinan muokkaaminen huokoiseksi vaahdoksi auttaa vähentämään mekaanista rasitusta, joka syntyy latauksen aikana. Tinavaahdon lukuisat mikrometrien kokoiset huokoset jakavat litiumionien aiheuttaman tilavuuden kasvun tasaisemmin, estäen rakenteelliset vauriot ja pidentäen akun kestoikää.
Tinavaahdon valmistus voi myös tarjota taloudellisesti houkuttelevan vaihtoehdon nykyaikaisille nanorakenteisille metallielektrodeille. Vaikka tinavaahto on kalliimpaa kuin perinteinen tinakalvo, se voi olla edullisempi vaihtoehto kalliille nanorakenteiden valmistusmenetelmille, samalla kun se parantaa akun energiatiheyttä ja kestävyyttä.
Tutkimuksen mukaan tinavaahto voi tarjota uuden mahdollisuuden lisätä litiumioniakkujen kapasiteettia ja kestävyyttä. Jos teknologiaa saadaan kehitettyä edelleen ja otettua kaupalliseen käyttöön, huokoiset tinaelektrodit voivat mullistaa akkumarkkinat ja tarjota paremman suorituskyvyn esimerkiksi sähköautoihin ja kulutuselektroniikkaan.
Kuva: B. Bouabadi / HZB