Hong Kong University of Science and Technologyn tutkijat kertovat kehittäneensä uudenlaisen kalsiumioniakun, joka voisi tarjota vaihtoehdon litiumioniakuille. Tutkimus on julkaistu Advanced Science -lehdessä, ja se perustuu puolikiinteään elektrolyyttiin sekä redoks-aktiivisiin orgaanisiin runkorakenteisiin.
Kalsium on maankuoressa huomattavasti litiumia runsaampi alkuaine, mikä tekee siitä houkuttelevan raaka-aineen suurimittakaavaiseen energiavarastointiin. Sähkökemialliselta jänniteikkunaltaan kalsiumioniakut voivat teoriassa yltää lähelle litiumioniakkuja. Käytännössä kehitystä ovat kuitenkin hidastaneet kaksi ongelmaa: Ca²⁺-ionien hidas liike elektrolyytissä ja heikko syklinen vakaus.
HKUST:n tutkimusryhmä ratkaisi ongelmaa kehittämällä karbonyyliryhmiä sisältävän kvasikiinteän elektrolyytin. Rakenteen huokosissa Ca²⁺-ionien kulku ohjautuu järjestäytyneitä karbonyyliryhmiä pitkin. Huoneenlämmössä ionijohtavuudeksi mitattiin 0,46 mS/cm ja kalsiumionien kuljetusluvuksi yli 0,53.
Tutkijat rakensivat myös täyden kennon. Se saavutti 155,9 mAh/g ominaiskapasiteetin 0,15 A/g virralla ja säilytti 74,6 prosenttia kapasiteetistaan 1 000 syklin jälkeen 1 A/g kuormituksella. Tulos osoittaa, että kalsiumioniakkujen keskeisiä pullonkauloja voidaan kiertää materiaaliratkaisuilla.
Kysymys kuuluu, riittääkö tämä haastamaan litiumin. Vertailun vuoksi: litiumioniakkujen LFP-katodimateriaalit tarjoavat tyypillisesti noin 150–170 mAh/g ominaiskapasiteetin ja NMC/NCA-katodit noin 160–220 mAh/g. HKUST:n ilmoittama 155,9 mAh/g on siis samaa suuruusluokkaa kuin LFP-katodilla.
Kuvassa HKUST:n professori Yoonseob Kim (oikealla), ja tohtoriopiskelija Yin Zhuoyu, joka on tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja.
Lääkintälaitteiden internet (IoMT) yhdistää diagnostiikan, puettavat anturit ja sairaalalaitteet pilvipohjaisiin järjestelmiin. Etävalvonta, reaaliaikainen data ja koneoppiminen lupaavat parempaa hoidon laatua ja kustannussäästöjä, mutta samalla ratkaistavaksi jäävät yhteentoimivuus, sääntely ja tietoturva.
