Sähköajoneuvojen (EV) tulevaisuus näyttää entistä lupaavammalta, kun ETH Zürichin tutkijat ovat kehittäneet uuden elektrolyyttisuunnittelun litium-metalliakkuihin. Tämä merkittävä edistysaskel voi paitsi kasvattaa sähköautojen toimintasädettä huomattavasti, myös vähentää niiden ympäristövaikutuksia.

Professori Maria Lukatskayan johtama tutkimusryhmä ETH Zürichin sähkökemiallisen energian järjestelmien ryhmästä on ratkaissut yhden litium-metalliakkujen suurimmista haasteista: suuren määrän ympäristölle haitallisen fluorin käytön.

Litium-metalliakut ovat laajasti tunnustettu seuraavan sukupolven suurenergiaisiksi akuiksi, jotka voivat varastoida kaksinkertaisen määrän energiaa tilavuusyksikköä kohden verrattuna nykyisiin litiumioniakkuihin. Tämä tarkoittaa sitä, että sähköautot voisivat kulkea huomattavasti pidempiä matkoja yhdellä latauksella ja älypuhelinten akunkesto voisi pidentyä merkittävästi. Kuitenkin laajan fluorin käytön tarpeellisuus näissä akuissa on herättänyt huolta ympäristövaikutuksista.

ETH Zürichin tutkimusryhmä on nyt esitellyt menetelmän, joka merkittävästi vähentää fluorin määrää elektrolyytissä ilman, että akun suorituskyky heikkenee. Käyttämällä sähköisesti varattuja fluoriyhdisteitä, he ovat onnistuneet vähentämään fluorin tarpeen vähintään 20-kertaiseksi aiempiin ratkaisuihin verrattuna, käyttäen vain 0,1 painoprosenttia fluoria elektrolyytissä.

"Tämä uusi lähestymistapa tekee litium-metalliakuista paitsi kestävämpiä, myös säilyttää tarvittavan vakauden ylikuumenemisen ja oikosulkujen estämiseksi," selitti professori Lukatskaya. Innovaatio perustuu vakaaseen suojakerrokseen litium-metallianodilla, mikä on olennaista akun turvallisuuden ja tehokkuuden kannalta. Tämä kerros estää dendriittien, neulamaisia rakenteiden, muodostumisen, jotka voivat aiheuttaa oikosulkuja ja tulipaloja, jos ne saavuttavat akun katodin.

Tämä läpimurto on kuvattu tarkemmin äskettäin julkaistussa Energy & Environmental Science -lehden artikkelissa, ja patenttihakemus on jo käynnissä. Tutkimusryhmä on optimistinen menetelmän skaalautuvuudesta, sillä se voidaan integroida olemassa oleviin akkutuotantoprosesseihin ilman lisäkustannuksia. Seuraavaksi he aikovat testata menetelmää suuremmissa akkukennoissa, kuten älypuhelimissa käytettävissä pusseissa, kaupallisen toteutettavuuden arvioimiseksi.

Tämä kehitysaskel vie sähköajoneuvoja kohti paitsi tehokkaampaa myös ympäristöystävällisempää suuntaa, mikä tukee maailmanlaajuisia pyrkimyksiä vähentää uusien teknologioiden ekologista jalanjälkeä.

Kuva: ETH Zurich / Maria Lukatskaya (AI-generated)