Kriittisten metallien käytön poistaminen katodimateriaaleista voi nopeuttaa ladattavien litiumioniakkujen maailmanlaajuista käyttöönottoa. Orgaaniset katodimateriaalit, jotka on johdettu kokonaan maaperän alkuaineista, ovat periaatteessa ihanteellisia vaihtoehtoja, mutta ne eivät ole vielä haastaneet epäorgaanisia katodeja.
Tähän on monia syitä. Orgaaniset katodit ovat olleet johtavuudeltaan huonoja, varastointikapasiteettia ei ole ollut riittävä tai ne eivät kestä lataus-purkaus-syklejä. Nyt Massachusetts Institute of Technologyn kemistit ovat löytäneet korvaajan kobolttiin perustuville katodeille.
MIT:n tutkijoiden kehittämä akkumateriaali voi pienentää esimerkiksi sähköautojen riippuvuutta epäorgaanisista raaka-aineista, jotka ovat ongelmallisia monella tapaa. Uusi litiumioniakku sisältää orgaaniseen materiaaliin perustuvan katodin koboltin tai nikkelin (toinen litiumioniakuissa usein käytetty metalli) sijaan.
Tutkijat kehittivät kerrostetun orgaanisen materiaalin, jonka korkea sähkönjohtavuus, suuri varastointikapasiteetti ja täydellinen liukenemattomuus mahdollistavat Li+-ionien palautuvan interkalaation eli käytännössä sähköenergian varastoinnin ja vapauttamisen.
Optimoituna tutkijoiden kehittämä katodi varastoi energiaa 306 mAh/g, ja tuottaa energiatiheyden 765 Wh/kg. Lukemat ovat korkeampia kuin useimmissa kobolttipohjaisissa katodeissa. Lisäksi lataus- ja purkunopeus ovat epäorgaanisia katodimateriaaleja parempia.
ACS Central Science -lehdessä julkaistu tutkimus osoittaa, että tämä materiaali, jota voitaisiin tuottaa paljon halvemmalla kuin kobolttia sisältävät akut, voi johtaa sähköä samalla nopeudella kuin kobolttiakut. Uudella akulla on myös vertailukelpoinen tallennuskapasiteetti ja se voidaan ladata nopeammin kuin kobolttiakut.
Tutkimus löytyy täältä.
