>

Cornellin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen huokoisen kiteen, joka voi merkittävästi parantaa litiumioniakkujen turvallisuutta. Keksintö pohjautuu ainutlaatuiseen makrosyklien ja molekyylikoppien yhdistelmään, joka mahdollistaa litiumionien kulun kiinteässä akussa sujuvammin kuin koskaan aiemmin.

Perinteisissä litiumioniakuissa käytetään nestemäisiä elektrolyyttejä, jotka voivat aiheuttaa akkujen ylikuumenemista ja jopa räjähdyksiä dendriittien eli piikkimäisten rakenteiden muodostuessa elektrodien välille. Vaikka kiinteän tilan akut ovat turvallisempia, niiden ionien kulku on ollut hidasta ja tehotonta. Cornellin tutkijat ratkaisivat ongelman kehittämällä uudenlaisen rakenteen, joka ohjaa litiumionit yksiulotteisia nanokanavia pitkin. Tämä vähentää vastusta ja estää ioneja tarttumasta materiaalin rakenteeseen, parantaen näin akkujen suorituskykyä ja turvallisuutta.

Keksinnön taustalla on kahden erikoisen molekyylirakenteen yhdistäminen: makrosyklit ovat suuria rengasmaisia molekyylejä, jotka tarjoavat tilaa ionien varastoinnille, ja molekyylikopat ovat monirenkaisia rakenteita, jotka muodostavat kulkureittejä ioneille. Näiden yhdistäminen synnyttää huokoisia kiteitä, joissa ionit voivat liikkua vapaasti nanoputkia pitkin. Uusi rakenne saavutti ennätyksellisen korkean ionijohtavuuden, joka on 8,3 × 10⁻⁴ siemensiä senttimetriä kohden.

Kiteen potentiaali ei rajoitu vain akkuihin. Materiaalia voitaisiin käyttää myös vedenpuhdistuksessa ionien ja molekyylien erotteluun sekä bioelektroniikassa ionien ja elektronien johtamiseen suunnitelluissa sensoreissa ja piireissä.

Tutkimuksen johtaja, professori Yu Zhong, kertoo, että tämä on vasta alkua. Hän uskoo, että tämä innovaatio luo perustan täysin uudenlaisille huokoisille materiaaleille, joita voidaan hyödyntää moniin sovelluksiin litiumionien kuljetuksesta muihin kestäviin teknologioihin. Tämä keksintö tuo toivoa paitsi turvallisemmista akuista, myös laajemmin kestävästä teknologiasta.