Tutkijat Münchenin teknillisestä yliopistosta (TUM) ovat kehittäneet uuden materiaalin, joka mahdollistaa litiumionien liikkeen yli 30 prosenttia aiempaa nopeammin. Kyseessä on maailmanennätys ionien johtavuudessa ja samalla merkittävä askel kohti tehokkaampia ja turvallisempia kiinteäakkuja.
Kiinteään elektrolyyttiin perustuvat akut nähdään tulevaisuuden energian varastointiratkaisuna, koska ne voivat varastoida enemmän energiaa, ovat vähemmän herkkiä syttymään ja tarjoavat pidemmän käyttöiän kuin nykyiset litiumioniakut, joissa käytetään nestemäisiä elektrolyyttejä. Yksi suurimmista haasteista on kuitenkin ollut löytää materiaali, joka siirtää litiumioneja nopeasti ja vakaasti kiinteässä muodossa. Nyt tähän on löytynyt lupaava ratkaisu.
Uudessa materiaalissa yhdistetään litiumia, antimonia ja pieni määrä skandiumia. Skandiumin lisääminen muuttaa materiaalin kristallirakennetta siten, että syntyy tyhjiöitä eli aukkoja, jotka helpottavat ionien liikkumista. Tämä rakenneinnovaatio mahdollisti maailman nopeimman mitatun litiumionien johtavuuden kiinteässä materiaalissa.
- Saavutuksemme tuo kiinteäakut huomattavasti lähemmäksi käytännön sovelluksia. Olemme samalla löytäneet uuden periaatteen, jota voidaan hyödyntää myös muissa akkukemioissa, kuten litium-fosforijärjestelmissä, sanoo professori Thomas F. Fässler (kuvassa), joka johti tutkimusta.
Koska materiaali johtaa myös sähköä, sen mittaaminen vaati erityismenetelmiä. Validointikokeet suoritettiin yhteistyössä sähkökemian asiantuntijoiden kanssa, ja tulokset varmistettiin huolellisesti. Lisäksi materiaali on termisesti vakaa ja valmistettavissa jo olemassa olevilla kemian menetelmillä.
Tutkimus avaa ovia paitsi paremmille akkukennoratkaisuille myös uusien materiaaliluokkien kehittämiselle. Materiaalin kyky johtaa sekä ioneja että elektroneja tekee siitä kiinnostavan erityisesti elektrodien lisäaineena, mikä voisi parantaa akkujen suorituskykyä entisestään.
Patentointiprosessi on jo käynnissä, ja tutkijat uskovat, että tämä oivallus voi johtaa uusiin innovaatioihin energian varastoinnissa.
