Litiummetalli tarjoaisi akuille tehokkaampaa toimintaa, mutta niiden ongelmana on dentriittien muodostuminen nopeilla lataus- ja purkujaksoilla toimittaessa. Penn State Universityn tutkijat ovat kehittäneet kolmiulotteisen ristisilloitetun polymeerisienen, joka kiinnittyy anodin metallipintaan. Materiaali toimii huokoisena sienenä, joka ei pelkästään edistä ioninsiirtoa, vaan estää myös akun heikkenemistä.
Tutkijoiden mukaan menettely mahdollistaa dentriiteistä vapaan metallipinnoitteen jopa alhaisissa lämpötiloissa ja nopeissa latausolosuhteissa. Vastaava ilmiö havaittiin myös natrium- ja sinkkianodeissa, mikä lupailee lähestymistavalle laajempaa käyttöä.
Työn käytännön sovellukset voisivat mahdollistaa entistä tehokkaamman ja stabiilin metalliakkuteknologian. Sähköautossa se voisi lisätä ajomatkaa ja antaa älypuhelimille paremman akun, toteavat tutkija yliopistonsa tiedotteessa.
Metalli-ilma -akut ovat yksi kevyimpiä ja pienimpiä saatavilla olevista paristoista, mutta niilläkin on heikkoutensa. Kun ne eivät ole käytössä, niiden toimintakyky heikkenee nopeasti, kun korroosio syö metallielektrodeja.
Nyt MIT:n tutkijat ovat löytäneet keinon merkittävästi vähentää korroosiota, mikä mahdollista näiden paristojen pidemmän säilyvyyden. Kun ladattavat litiumioniakut menettävät noin viisi prosenttia latauksestaan kuukauden säilytyksessä alumiini-ilma -paristo voi menettää 80 prosenttia varauksestaan kuukaudessa.
MIT:n suunnitelma voittaa ongelman esittelemällä öljyesteen alumiinielektrodin ja elektrolyytin välille. Tyypillisesti elektrolyytti syö alumiinin pois, kun pari on valmiustilassa. Tässä ratkaisussa öljy suojaa alumiinipintaa elektrolyytiltä.
MIT:n suunnitelmassa akkua käyttöön otettaessa öljy pumpataan nopeasti pois ja korvataan elektrolyytillä. Tämän seurauksena energianmenetys vähenee vain 0,02 prosenttiin kuukaudessa. Aiempaan verrattuna kyse on yli tuhatkertaisesta parannuksesta.
Metalli-ilma -parien säilyvyyteen on kokeiltu monia menetelmiä, mutta yleensä ne rajoittavat vahvasti akkuvirtaa. Vaikka öljy- ja pumppausjärjestelmä sisältyvät tähän primääriseen alumiini-ilma -akkuun, ne ovat silti viisi kertaa kevyempiä ja kaksi kertaa niin pienikokoisia kuin sähköautojen ladattavat litiumioniakut, kertovat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.
Alumiini on erittäin edullinen ja se on yksi korkeimman kemiallisen energiatiheyden varastointimateriaaleista. Alumiini-ilma-akkuja on jo käytetty sähköajoneuvoissa lisäkilometrien antajana täydentämään sisäänrakennettuja ladattavia paristoja, kun perusakun puhti loppuu.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 21.11.2018
