KERI-tutkimusinstituutin (Korea Electrotechnology Research Institute) sanoo ratkaisseensa litium-rikkiakkujen suurimman haasteen ja edistänyt niiden kaupallistamista. Nykyakkuihin verrattuna teoreettinen energiatiheys on yli kahdeksankertainen.
Tohtori Park Jun-woon johtama tutkimusryhmä on onnistunut kehittämään suuren pinta-alan ja korkean kapasiteetin litium-rikkiakkujen prototyypin, joka voi mullistaa monia teollisuudenaloja.
Litium-rikkiakku tarjoaa merkittäviä etuja perinteisiin litiumioniakkuihin verrattuna. Sen teoreettinen energiatiheys on yli kahdeksankertainen, ja se käyttää runsaasti saatavilla olevaa rikkiä (S) kalliiden harvinaisten maametallien sijaan, tehden siitä kustannustehokkaan ja ympäristöystävällisen ratkaisun. Keveytensä ja pitkäikäisyytensä ansiosta litium-rikkiakkuja pidetään lupaavana teknologiana muun muassa kaupunkilentoliikenteessä (UAM).
Litium-rikkiakkujen suurin ongelma on ollut litium-polysulfidien muodostuminen latauksen ja purkauksen aikana. Nämä yhdisteet siirtyvät elektrodiensa välillä, aiheuttaen ei-toivottuja kemiallisia reaktioita, jotka heikentävät akun kestoikää ja suorituskykyä.
Ratkaisuksi tohtori Parkin tutkimusryhmä kehitti teknologian, jossa yhdistetään yksiseinäisiä hiilinanoputkia (SWCNT) ja happifunktionaalisia ryhmiä. SWCNT on äärimmäisen vahva ja sähköä erinomaisesti johtava materiaali, ja happifunktionaaliset ryhmät parantavat sen jakautumista akussa. Tämä yhdistelmä vakauttaa laajenevaa elektrodia ja hallitsee tehokkaasti litium-polysulfidien liukenemista ja leviämistä, pienentäen aktiivisen rikkiaineen häviötä.
Lisäksi SWCNT:n korkea joustavuus ja happifunktionaalisten ryhmien hydrofiiliset ominaisuudet mahdollistavat tasaisen ja sileän pinnan muodostumisen elektrodin valmistuksessa. Tämä puolestaan mahdollistaa suurikokoisten ja tehokkaiden akkujen suunnittelun.
Tutkimusryhmä valmisti joustavan ja paksun elektrodin, jonka mitat ovat 50 x 60 millimetriä, ja kokosi sen 1 000 mAh (1 Ah) pussityyppiseen prototyyppiakkuun. Testeissä prototyyppi säilytti yli 85 % kapasiteetistaan sadan lataus-purkaussyklin jälkeen.
Tutkimustulokset on julkaistu arvostetussa Advanced Science -lehdessä. KERI on jo jättänyt kotimaisen patenttihakemuksen ja odottaa, että saavutettu läpimurto herättää suurta kiinnostusta kaupunkilentoliikenteen, ilmailun, energian varastoinnin ja sähköajoneuvojen teollisuudessa.
Kuvassa tohtori Park Jun-woon tutkimusryhmä. Tiimin vetäjä kuvassa neljäs vasemmalta.
Nykyaikaisen avaruus- ja sotilaselektroniikan suunnittelijoita pyydetään luomaan yhä parempaa suorituskykyä yhä pienemmässä mekaanisessa koossa. Tämä onnistuu parhaiten pinoamalla elektroniikkaa kolmiulotteisesti. Fyysisten rakennevaatimusten lisäksi datansiirtonopeudet kasvavat jatkuvasti ja signaalien eheyden marginaalit kutistuvat.
Analogipiirien markkina käy nyt kuumana. Hinnat nousevat ja toimitusajat venyvät. Yhdysvaltalainen Silanna Semiconductor yrittää kääntää asetelman päälaelleen lupaamalla jotain poikkeuksellista. Yhtiö tarjoaa kahden vuoden hintalukon kaikille suorituskykyisille AD-muuntimilleen.
