Litiumioniakkujen varauskykyä rajoittavia grafiittianodeja pyritään korvaaman litiumilla tai natriumilla. Ikävä kyllä alkalimetallit ovat hyvin reaktiivisia perinteisten akkuelektrolyyttien kanssa, mikä voi johtaa dentriittien muodostumiseen. Nyt ongelmaan on löytynyt ratkaisu.
Ryhmä insinöörejä Cornell Energy Systems Instituten johdolla ovat kehittäneet kustannustehokkaan tavan stabiloida litium- ja natriumanodeja käyttäen tinaa suojaavana rajapintana anodin ja akun elektrolyytin välillä.Kun tinaa lisätään akun karbonaattipohjaiseen elektrolyyttiin, alkalimetalliselle anodille muodostuu hetkessä keinotekoinen rajapinta, joka nanometrin paksuisensa suojaa anodia ja pitää sen sähkökemiallisesti aktiivisena.
Vakauttamisen lisäksi rajapinta lisää myös varastointikapasiteettia ja sitä on toisin kuin muita keinotekoisia rajapintamateriaaleja helpompi käyttää valmistusprosessin aikana.
Litiumanodin tinarajapinnan testaus tuotti akun elinkaareksi yli 500 tuntia kun virta-arvo on 3 milliampeeria neliösenttimetrillä. Kun testi toistettiin ilman suojarajapintaa, kesti akku vain 55 tuntia. Natriumanodilla 10 tunnin käyttöikä kasvoi tinan avulla 1700 tuntiin.
Eroon koboltista
Litiumakkuihin käytetään nykyään yli 50 prosenttia kaikesta maailmassa tuotetusta koboltista. Suurin osa siitä tuotetaan Kongossa, jossa kaivuutyöhön käytetään jopa lapsityövoimaa.
Berkeleyn yliopiston johtama tutkimusryhmä on osoittanut, miten litiumakuissa voidaan käyttää muita metalleja. Sen kehittämissä katodeissa on 50 prosenttia enemmän litiumin varastointikapasiteettia kuin perinteisillä materiaaleilla.
Litiumpohjaisissa akuissa litiumionit varastoidaan katodeihin, jotka ovat kerrostettuja rakenteita. Koboltti on tärkeä tämän kerrostetun rakenteen ylläpitämiseksi.
Vuonna 2014 tutkijat löysivät keinon, jolla katodit voivat ylläpitää suurta energiatiheyttä ilman kerroksia. Konseptia kutsutaan epäjärjestyneiksi kivisuoliksi. Uusin tutkimus osoittaa, miten mangaani voi toimia tämän konseptin sisällä, mikä on lupaava askel pois koboltista.
Löydetyt epäjärjestykselliset katodit antavat mahdollisuuden toimia paljon laajemman jaksoittaisen taulukon ainevalikoiman parissa, toteavat tutkijat. Esimerkiksi mangaani on runsaampi alkuaine kuin koboltti.
Katodin suorituskyky mitataan wattitunteina kiloa kohden. Epäjärjestykselliset mangaanikatodit lähestyivät 1000 wattituntia kilogrammaa kohden. Tyypilliset litiumionikatodit omaavat 500 - 700 wattituntia kilogrammaa kohden.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 20.4.2018
Murata on esitellyt kaksi uutta HaLow-moduulia, jotka mahdollistavat jopa kilometrin kantaman Wi-Fi-yhteydellä. Nämä kompaktit, Sub-1 GHz -taajuuksia tukevat moduulit tarjoavat tehokkaita ratkaisuja erityisesti älykotien, teollisuuden ja infrastruktuurin IoT-sovelluksiin.
Kun verkkojen välisten yhdyskäytävien toteuttamisessa ollaan siirtymässä enenevässä määrin yhdessä tapahtuvaan reunalaskennan ja tekoälyn hyödyntämiseen, yksi järjestelmäkomponentti tahtoo jäädä turhan vähälle huomiolle: ihmisen ja koneen välisen rajapinnan toteuttava laite. Näin voi käydä esimerkiksi käytettäessä laitekehikkoja tai tietokonekoteloita järjestelmäarkkitehtuuriin kuuluvien edge-solmujen tekoälytoimintojen sijoituspaikkoina, kirjoittaa Advantech artikkelissaan.
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
