Kalifornian yliopiston San Diegon tutkimuslaitoksen insinöörien johtama tiimi on kehittänyt uuden katodimateriaalin kiinteän elektrolyytin litium-rikkiakuille. Tutkijoiden mukaan innovaatio ottaa ison askeleen kohti rikkiakkujen kaupallistamista.
Kiinteät litium-rikkiakut ovat eräänlaisia ladattava akku, joka koostuu kiinteästä elektrolyytistä, litiummetallista tehdystä anodista ja rikistä tehdystä katodista. Nämä akut ovat erinomainen vaihtoehto nykyisille litiumioniakuille, koska ne tarjoavat suuremman energiatiheyden ja alhaisemmat kustannukset.
Rikkiakut pystyvät varastoimaan jopa kaksi kertaa enemmän energiaa kiloa kohti kuin perinteiset litiumioniakut – toisin sanoen ne voisivat kaksinkertaistaa sähköajoneuvojen toimintasäteen lisäämättä akun painoa. Lisäksi laajasti tarjolla olevien, helposti hankittavien materiaalien käyttö tekee niistä taloudellisesti kannattavan ja ympäristöystävällisemmän vaihtoehdon.
Rikkikatodien luontaiset ominaisuudet ovat kuitenkin historiallisesti vaivanneet litium-rikkiakkujen kehitystä. Rikki ei ole vain huono elektronijohdin, vaan myös rikkikatodit laajenevat ja supistuvat merkittävästi latauksen ja purkauksen aikana. Tämä johtaa rakenteellisiin vaurioihin ja vähentyneeseen kosketukseen kiinteän elektrolyytin kanssa. Nämä ongelmat yhdessä vähentävät katodin kykyä siirtää varausta, mikä heikentää akun yleistä suorituskykyä ja elinkaarta.
Voittaakseen nämä haasteet UC San Diegon kestävän energian tutkimuskeskuksen tutkijoiden johtama ryhmä kehitti uuden katodimateriaalin, joka on rikistä ja jodista koostuva kide. Laittamalla jodimolekyylejä kiteiseen rikkirakenteeseen tutkijat lisäsivät katodimateriaalin sähkönjohtavuutta 11 kertaluokkaa paremmaksi. Uusi materiaali johtaa sähköä 100 miljardia kertaa paremmin kuin pelkästä rikistä tehdyt kiteet.
Lisäksi uudella kidemateriaalilla on sulamispiste, joka on alhaisempi kuin kuuman kahvikupin lämpötila (65 Celsius-astetta). Tämä tarkoittaa, että katodi voidaan helposti sulattaa uudelleen, kun latausjaksojen aiheuttamia vaurioita halutaan korjata. Tämä on tärkeä ominaisuus, jotta voidaan korjata kumulatiiviset vauriot, joita esiintyy katodin ja elektrolyytin välisessä kiinteän aineen rajapinnassa toistuvan latauksen ja purkamisen aikana.
Uuden katodimateriaalin tehokkuuden vahvistamiseksi tutkijat rakensivat testiakun ja altistivat sille toistuvia lataus- ja purkaussyklejä. Akku pysyi vakaana yli 400 syklin ajan säilyttäen samalla 87 prosenttia kapasiteetistaan.
Kuvassa tutkimusta johtanut Jianbin Zhou pitelee uutta katodimateriaalia. Kuva: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering.
Elektroniikka- ja kodinkonekaupan yhdistys ETKOn lukujen mukaan Suomessa myytiin heinä-syyskuussa reilut 636 tuhatta puhelinta, mikä on 4,4 prosenttia enemmän kuin vuotta aikaisemmin. Rahassa mitattuna myynnin arvo sen sijaan laski 1,6 prosenttia.
Tulevaisuuden autot nojaavat yhä tiukemmin nopeaan datansiirtoon. Tämän dataväylän pitää perustua standardiin. Sellainen on PCIe-väylä, kertoo Microchip.
