Litium-metalliakkuihin voisi varastoida jopa 10 kertaa enemmän varausta kuin nykyisiin litiumioniakkuihin, mutta niissä on ollut iso ongelma: purkaus- ja latausjaksojen aikana litium jakautuu elektrodeihin epätasaisesti, mikä lyhentää niiden elinikää. Nyt amerikkalaistutkijat kehuvat ratkaisseensa ongelman.
Illinoisin yliopiston tutkijat Chicagossa ovat kehittäneet tähän ongelmaan ratkaisun, jossa litium-metalliakun elektrodien väliin sijoitetaan grafeenioksidilla päällystetty nanokalvo. Kalvo estää litiumin asettumisen epätasaisesti ja mahdollistaa akun lataamisen ja purkamisen satoja kertoja turvallisesti.
Advanced Functional Materials -lehdessä julkistettu tutkimus osoittaa, että kaksiulotteinen materiaali voi säännellä litiumin asettumista elektroniin niin, että se pidentää akkujen elinikää, sanoo UIC:n apulaisprofessori Reza Shahbazian-Yassar, joka on artikkelin pääkirjoittaja.
Litium-metalliakun energiatiheys ja keveys ovat isoja etuja nykyakkuihin verrattuna. Lataus-purkausjaksojen aikana litiumista muodostuu piikkejä (dendriittejä) ja ennen pitkää nämä piikit yhdistävät elektrodit toisiinsa. Tuloksena voi olla suuri katastrofi akun kuumentuessa.
Litiumioniakuissa elektrodien väliin asetetaan huokoinen polymeeri- tai lasikerros, jonka läpi litiumionit voivat virrata. Reza kollegoineen rakensi modifioidun eristeen, jonka avulla voidaan säädellä litiumionien virtausta elektrodien välillä ja niiden asettumista elektrodien pinnalle. Lasikuituinen, grafeenioksidilla päällystetty kalvo ruiskutettiin elektrodien väliin nanokalvoksi.
Elektronimikroskoopilla tutkijat todistivat, että nanokalvoa käytettäessä elektrodin pinnalle muodostui yhtenäinen ohut litiumkalvo. Tämä paitsi tekee akusta turvallisen, myös paremman. Nanokalvo hidastaa litiumionien virtausta ja muodostaa yhtenäisen kalvon elektrodin pinnalle ilman vahingollisia piikkejä.
Kuvassa näkyy vasemmalla perinteinen litium-metalliakun elektrodin rakenne, jossa pinnalle on muodostunut dendriittejä. Oikealla pinta on tasainen, kun käytetään uutta nanokalvoa.
Teknologia19 – Aalto-yliopiston kyberturvallisuusprofessori Jarno Limnéll uskoo, että luotettavuudesta voi tulla suomalaisten yritysten suurin myyntivaltti tulevaisuudessa. – Tärkein kysymys on tulevaisuudessa, kehen ja mihin voimme luottaa. Luottamuksesta on tulossa hyvin arvokas aineeton pääoma yrityksille, Limnéll sanoi eilen messukeskuksessa.
