Kansallisen tiedeakatemian julkaisemassa tutkimuksessa newyorkilaisen Rensselaerin polyteknisen korkeakoulun ammattikorkeakoulun tutkijat osoittavat, kuinka kalium-pohjaisessa akussa voidaan välttää tunnettu dendriittien kasvusta aiheutuva ongelma. Tämän ansiosta kalium voisi korvata litiumin ja mahdollistaa selvästi edullisemmat akkuratkaisut.

Paristot sisältävät kaksi elektrodia - katodin toisessa päässä ja anodin toisessa. Litiumioniakusta löytyy tyypillisesti katodi, joka on valmistettu litiumkobolttioksidista ja grafiitista valmistettu anodi. Lataamisen ja purkamisen aikana litiumionit virtaavat edestakaisin näiden kahden elektrodin välillä.

Jos tutkijat korvaisivat litiumkobolttioksidin kaliumkobolttioksidilla, suorituskyky heikkenisi. Kalium on raskaampi alkuaine, ja siksi energiatiheydeltään heikompi. Rensselaer-tiimi pyrki parantamaan kaliumin suorituskykyä korvaamalla myös grafiittianodin kaliummetallilla.

Vaikka metalliakut ovat olleet lupaavia, niitä on perinteisesti vaivannut myös dendriiteiksi kutsuttujen metalliesiintymien kertyminen anodille. Dendriittejä muodostuu kaliummetallin pinnalle toistuvien lataus- ja purkusyklien myötä. Ajan myötä kaliumdendriiteistä tulee pitkiä ja melkein haaramaisia. Jos ne kasvavat liian pitkiksi, ne lopulta lävistävät eristävän kalvon, jonka tarkoituksena on pitää elektrodit koskettamatta toisiinsa. Tuloksena on oikosulku, joka voi sytyttää orgaanisen elektrolyytin palamaan.

Rensselaerin tutkijoiden ratkaisu ongelmaan on hyvin innovatiivinen. Kun akun lataus- ja purkausnopeutta nostetaan, voidaan akun sisällä olevaa lämpötilaa nostaa hyvin hallitusti. Tämän ansiosta dendriitit katoavat itse anodista. Anodi tavallaan parantaa itse itsensä.

Tämä perustuu siihen, että vaikka lämpötilan nousu akussa ei sulata kaliummetallia, se auttaa aktivoimaan pinnan diffuusion. Tällöin kaliumatomit liikkuvat sivuttain niiden luoman kasaantuman kohdalta ja tasoittavat dendriitin tehokkaasti.

Kaliumakku avaa tietä kohti metalliakkuja, jotka ovat nykyistä turvallisempia ja edullisempia, kun ne perustuvat maapallolla yleisesti esiintyviin metalleihin.