Toiveet seuraavan sukupolven energiatiheistä litiummetalliakkuista ovat suuret, mutta ennen kuin ne voivat istua autossamme, ratkaisevat ongelmat on ratkaistava. Nyt kansainvälinen ruotsalaisen Chalmersin yliopiston johtama tutkimusryhmä on kehittänyt oppaan siitä, kuinka akut tulisi ladata ja käyttää, jotta tehokkuus maksimoidaan ja oikosulkujen riski minimoidaan.
Litiummetalliakut ovat yksi monista lupaavista tekniikoista, jotka pitkällä aikavälillä voivat korvata nykypäivän litiumioniakut, etenkin erityyppisissä sähköajoneuvoissa. Akkutyypin suuri etu on, että energian tiheys voi olla huomattavasti suurempi. Tämä johtuu siitä, että paristokennon yksi napa, anodi, koostuu ohuesta foliosta puhdasta litiummetallia sen sijaan, että metallia varastoidaan grafiittiin, kuten litiumioniakuissa.
Ilman grafiittia aktiivisen materiaalin osuus akkukennossa kasvaa ja passiiviset komponentit, kuten hiili, häviävät. Tämä auttaa myös vähentämään akun painoa. Kun anodimateriaalina on litiummetallia, on myös mahdollista käyttää suurikapasiteettista materiaalia paristokennon toisessa napassa, katodissa. Sitten on mahdollista saada kennoja, joilla on 3-5 kertaa suurempi tiheys kuin nykyään.
Suuri ongelma litiummetalliakuissa on turvallisuus. Kahdessa äskettäin julkaistussa tieteellisessä artikkelissa arvostetuissa Advanced Energy Materials and Advanced Science -lehdissä Chalmersin tutkijat yhdessä Venäjän, Kiinan ja Korean kollegoiden kanssa kuvaavat nyt, kuinka litiummetallia voidaan käyttää optimaalisesti ja turvallisesti. Akkua ladattaessa metalli jakautuu niin, että se kiristyy eikä muodosta teräviä neuloja - dendriittejä - jotka saattavat aiheuttaa oikosulun ja pahimmassa tapauksessa sytyttää akun. Turvallisempi lataaminen ja purkaminen on siten avaintekijä.
On olemassa useita erilaisia tekijöitä, jotka säätelevät litiumin jakautumista anodille. Sähkökemiallisessa latausprosessissa litiummetallin rakenteeseen vaikuttaa pääasiassa virtatiheys, lämpötila ja ionien pitoisuus elektrolyytissä.
Tutkijat ovat käyttäneet sekä simulaatioita että kokeita saadakseen selville, kuinka varaus voidaan optimoida näiden parametrien perusteella. Tarkoituksena on luoda tiheä ja hyvä rakenne litiummetallianodille.
Kuva: Yen Strandqvist
Teknologia19 – Aalto-yliopiston kyberturvallisuusprofessori Jarno Limnéll uskoo, että luotettavuudesta voi tulla suomalaisten yritysten suurin myyntivaltti tulevaisuudessa. – Tärkein kysymys on tulevaisuudessa, kehen ja mihin voimme luottaa. Luottamuksesta on tulossa hyvin arvokas aineeton pääoma yrityksille, Limnéll sanoi eilen messukeskuksessa.
