Yhdysvaltain energiaministeriön alaisen SLAC National Accelerator Laboratoryn ja Stanfordin yliopiston tutkijat uskovat löytäneensä tavan elvyttää ladattavia litiumakkuja. Tämä voi lisätä sähköautojen toimintasädettä ja akun käyttöikää seuraavan sukupolven elektronisissa laitteissa.
Litiumakun lataus- ja purkaussyklin aikana elektrodien väliin muodostuu pieniä epäaktiivisen litiumin saarekkeita, mikä heikentää akun kykyä pitää varausta. Tutkijat havaitsivat kuitenkin, että he voisivat saada tämän "kuolleen" litiumin siirtymään kohti yhtä elektrodeista. Jos nämä osat liittyvät uudelleen, se elvyttäisi akun toimintaa.
Tällä menetelmällä testiakun kapasiteetin heikkeminen hidastui ja sen käyttöikä piteni lähes 30 prosenttia. Tutkimusta vetäneen Stanfordin tohtori Fang Liun mukaan nyt tutkitaan litiumioniakkujen menetetyn kapasiteetin mahdollista palauttamista käyttämällä erittäin nopeaa purkautumisvaihetta.
Suuri osa akkututkimuksista etsii tapoja valmistaa ladattavia akkuja, jotka ovat kevyempiä, kestävämpiä, turvallisempia ja nopeammin latautuvia kuin tällä hetkellä matkapuhelimissa, kannettavissa tietokoneissa ja sähköajoneuvoissa käytettävä litiumioniteknologia. Erityisesti keskitytään kehittämään litiummetalliakkuja, jotka voisivat varastoida enemmän energiaa tilavuutta tai painoa kohti. Esimerkiksi sähköautoissa nämä seuraavan sukupolven akut voivat lisätä kilometrimäärää latausta kohden ja mahdollisesti viedä vähemmän tavaratilaa.
Molemmat akkutyypit käyttävät positiivisesti varautuneita litiumioneja, jotka kulkevat edestakaisin elektrodien välillä. Ajan myötä osa litiummetallista muuttuu sähkökemiallisesti epäaktiiviseksi muodostaen eristettyjä litiumsaarekkeita, jotka eivät enää liity elektrodeihin. Tämä johtaa kapasiteetin menettämiseen ja on erityinen ongelma litiummetalliteknologialle ja litiumioniakkujen nopealle lataukselle.
Uudessa tutkimuksessa tutkijat osoittivat kuitenkin, että he voivat mobilisoida ja ottaa talteen tehonsa menettänyttä litiumia akun käyttöiän pidentämiseksi. Idea tutkimuksesta syntyi, kun huomattiin, että jännitteen kohdistaminen akun katodiin ja anodiin voisi saada ”kuolleen” litiumsaarekkeen liikkumaan fyysisesti elektrodien välissä.
Tiedemiehet valmistivat optisen kennon, jossa oli litium-nikkeli-mangaani-kobolttioksidi eli NMC-katodi, litiumanodi ja eristetty litiumsaareke niiden välissä. Tämän testilaitteen avulla tutkijat pystyivät seuraamaan reaaliajassa, mitä akun sisällä tapahtuu käytön aikana.
Tutkijat havaitsivat, että eristetty litiumsaari ei ollut ollenkaan "kuollut", vaan reagoi akkutoimintoihin. Kun kennoa ladattiin, saari siirtyi hitaasti kohti katodia. Purkautuessaan se hiipi vastakkaiseen suuntaan.
Liike on hidasta ja tapahtuu nanometri nanometriltä. Lopulta se kuitenkin liukenee pois toisesta päästä ja lisää materiaalia toiseen päähän. Lopulta liike johtaa siihen, että ”kuollut” litium koskettaa anodia ja palauttaa sähköyhteyden.
