MIT:n eli Massachusetts Institute of Technologyn tutkijat ovat kehittäneet uuden mallin, joka selittää, miten litiumionit asettuvat elektrodiin akkujen lataus- ja purkuprosessien aikana. Tätä ilmiötä kutsutaan interkalaatioksi ja se tarkoittaa, että litiumionit tunkeutuvat elektrodimateriaalin kiderakenteen väleihin ilman, että aineen perusrakenne rikkoutuu.
Uusi malli voi mullistaa käsityksen siitä, miten litiumioniakut toimivat, ja auttaa suunnittelemaan nopeammin latautuvia ja pidempään kestäviä akkuja.
MIT:n tutkijat osoittivat, että litiumin asettuminen elektrodiin ei riipu pelkästään ionien liikkumisesta, kuten on aiemmin uskottu, vaan ratkaisevaa on ionien ja elektronien yhteistoiminta. Tätä prosessia kutsutaan coupled ion-electron transferiksi (CIET), jossa litiumioni ja siihen liittyvä elektroni siirtyvät samanaikaisesti elektrodiin. Tämä yhteisliike alentaa energiakynnystä, joka täytyy ylittää, jotta reaktio tapahtuisi – ja siten se voi nopeuttaa akun latausta.
Perinteisesti akkujen latausnopeutta on selitetty lähes sadan vuoden takaisella Butler–Volmer-yhtälöllä, mutta MIT:n mittaukset osoittavat, että todelliset reaktiovauhdit poikkeavat huomattavasti sen ennusteista. Uusi teoria antaa ensimmäistä kertaa selkeän matemaattisen kehyksen, joka kuvaa litiumin asettumisen todellisia mekanismeja.
Professori Martin Bazantin ja professori Yang Shao-Hornin johtama tutkimus voi auttaa suunnittelemaan akkuja, joissa elektrolyytin koostumusta tai elektrodin rakennetta säätämällä voidaan parantaa reaktiotehokkuutta. Tämä voi johtaa paitsi nopeampaan lataukseen, myös pidempään käyttöikään ja vähempään hajoamiseen toistuvien lataussykleiden aikana.
Tutkimus julkaistiin Science-lehdessä ja se tehtiin yhteistyössä Rice-yliopiston, Princetonin yliopiston ja Utahin yliopiston kanssa. Työtä rahoittivat Shell International Exploration and Production sekä Toyota Research Institute.
Kun suurteholaskennan (HPC) työkuormat monimutkaistuvat, generatiivinen tekoäly sulautuu yhä tiiviimmin moderneihin järjestelmiin ja lisää kehittyneiden muistiratkaisujen tarvetta. Vastatakseen näihin muuttuviin vaatimuksiin ala kehittää uuden sukupolven muistiarkkitehtuureja, jotka maksimoivat kaistanleveyden, minimoivat latenssin ja parantavat energiatehokkuutta.
