Viimeisen vuosikymmenen ajan kivisuolaa on tutkittu potentiaalisena läpimurtona litiumioniakkujen katodimateriaaliksi. Se on nähty avaimena edullisten ja korkean energiatiheyden akkujen kehittämisessä, jotka soveltuvat esimerkiksi matkapuhelimiin, sähköajoneuvoihin ja uusiutuvan energian varastointiin.
MIT:n eli Massachusetts Institute of Technologyn uusi tutkimus näyttää, että kivisuola täyttää lupauksensa. Tokion sähkövoimayhtiön ydintekniikan professori Ju Li ja hänen tiiminsä ovat kehittäneet uuden luokan kivisuolakatodia, joka on yhdistetty polyanioneihin. Tämä uusi materiaali, nimeltään DRXPS (kivisuola-polyanioninen spinelli ), tarjoaa korkean energiatiheyden korkeilla jännitteillä ja parantuneella syklisellä stabiilisuudella.
- Katodimateriaaleissa tehdään yleensä kompromissi energiatiheyden ja syklisen stabiilisuuden välillä, mutta DRXPS-materiaalin suuri energiatiheys ja hyvä syklinen stabiilisuus johtuvat sen yhdistämisestä kahteen tärkeään katodimateriaalien tyyppiin, kivisuolaan ja polyanioniseen oliviiniin, mikä antaa molempien materiaalien edut, sanoo tutkimuksen pääkirjoittaja Yimeng Huang.
Merkittävää on, että uusi materiaaliperhe koostuu pääasiassa mangaanista, joka on runsaasti saatavilla oleva ja siten huomattavasti edullisempaa kuin nykyisin katodeissa käytetyt nikkeli ja koboltti. Mangaanin käyttö voi alentaa akkujen valmistuskustannuksia merkittävästi ja auttaa saavuttamaan korkeampia energiatiheyksiä.
Tämä etu on erityisen tärkeä, kun maailma pyrkii rakentamaan uusiutuvan energian infrastruktuuria matalan tai nollapäästöisen tulevaisuuden saavuttamiseksi. Akkujen rooli tässä kuvassa on keskeinen, ei pelkästään siksi, että ne voivat vähentää liikenteen hiilidioksidipäästöjä, vaan myös siksi, että ne voivat ratkaista tuuli- ja aurinkoenergian ajoittaisuuteen liittyviä ongelmia varastoimalla ylimääräistä energiaa.
Tutkimus tarjoaa ratkaisun yhteen kivisuolakatodien suurimmista haasteista, nimittäin hapen liikkuvuuteen. Uuden materiaalin avulla on mahdollista saavuttaa sekä korkea energiatiheys että hyvä syklinen stabiilisuus lisäämällä katodirakenteeseen fosforia, joka vähentää hapen liikkuvuutta ja materiaalin rappeutumista.
Vaikka tutkimus tarjoaa lupaavia tuloksia litiumioniakkujen kehitykselle, tarvitaan edelleen lisätutkimusta, erityisesti materiaalin valmistusmenetelmien kehittämiseksi ja sen mittakaavoittamiseksi teolliseen tuotantoon. DRXPS-katodiperheellä on kuitenkin potentiaalia olla merkittävä innovaatio sähköajoneuvojen, verkkovarastoinnin ja kulutuselektroniikan sovelluksissa tulevaisuudessa.
