Massachusetts Institute of Technologyn vetämässä projektissa on suunniteltu litiummetallianodi, joka voisi parantaa tulevaisuuden tehoakkujen käyttöikää ja energiatiheyttä. Mukana videolinkki.

Ratkaisu perustuu tavoitteeseen käyttää puhdasta litiummetallia akun anodielektrodissa. Uusi elektrodikonsepti on peräisin MIT:n professori Ju Lin laboratoriosta. Se perustuu kauan tavoiteltuun tavoitteeseen käyttää puhdasta litiummetallia akun anodielektrodissa.

Tutkijat hyödynsivät epätavallista suunnitelmaa, jossa käytetään kahta uutta kiinteiden aineiden luokkaa. Ne ovat ”sekoitettuja ioni-elektronisia johteita” (MIEC) ja “elektronien ja Li-ionien eristeitä” (ELI). Ne ovat kemiallisesti stabiileja kosketuksessa litiummetallin kanssa.

Tutkijat kehittivät kolmiulotteisen nanoarkkitehtuurin jossa kuusikulmaisien MIEC-putkien ryhmät muodostuu akun yhden elektrodin. Putkiin on infusoitu kiinteää litiummetallilla mutta jokaisen putken sisälle on jätetty ylimääräistä tilaa.

Kun litium laajenee varausprosessissa, se virtaa tyhjään tilaan putkien sisäpuolella liikkuen nesteen tavoin, vaikka se säilyttäisi kiinteän kiteisen rakenteensa. Toinen materiaali, ELI, toimii tärkeänä mekaanisena sideaineena MIEC-seinämien ja kiinteän elektrolyyttikerroksen välillä.

Uusi järjestelmä voisi johtaa turvallisiin anodeihin, jotka painavat vain neljänneksen siitä kuin perinteiset litium-ioni-akkujen vastaavat anodit, joilla on saman verran varastointikapasiteettia. Tiimi on toistaiseksi rakentanut vain pieniä laboratorioversioita akustaan.

Tarvittavat materiaalit, lähinnä mangaani, ovat huomattavasti halvempia kuin muiden järjestelmien käyttämä nikkeli tai koboltti, joten nämä katodit voisivat maksaa vain viidenneksen siitä kuin perinteiset versiot.

Lisää: Nanobitteja (LINKKI) ja MIT News:n tiedoteuutinen (LINKKI) ja video rakenteesta.