Yhdysvaltain energiaministeriön Pacific Northwest National Laboratoryn (PNNL) tutkijat ovat keksineet uuden tavan käyttää piitä energian varastointiaineena. Tutkijaryhmä on kehittänyt uuden mikropallomaisen  nanorakenteen akkujen piianodin toteuttamiseksi.

Grafiitti on edelleen avaintekijä nykypäivän litiumioniakuissa, mutta pii on houkutteleva, koska se voi pitää kymmenenkertaisen sähkövarauksen grammaa kohti grafiittiin verrattuna. Ongelmana on, että pii laajenee huomattavasti, kun se kohtaa litiumia ja se on liian heikko kestämään elektrodien valmistuksen mekaniikkaa.

Piin turpoamista hillitäkseen PNNL:n tutkijat loivat piin huokoisen muodon yhdistämällä pienet piipartikkelit mikropalloiksi, joiden halkaisija oli noin kahdeksan mikrometriä. Siitä luodun elektrodin paksuusmuutos on alle 20 prosenttia, samalla kun siihen mahtuu tyypillisen grafiittianodin varaus kaksinkertaisesti.

Toisin kuin aikaisemmissa huokoisen piin versioissa, mikropalloilla oli myös poikkeuksellinen mekaaninen lujuus hiilinanoputkien ansiosta.

Myös Yhdysvaltain armeijan tutkijat ovat löytäneet toisenlaisen ratkaisun piianodien ongelmaan yhteistyössä Marylandin yliopiston kanssa. Heidän kehittämänsä uusi elektrolyyttisuunnitelma parantaa anodikapasiteettia yli viisi kertaa perinteisiin menetelmiin verrattuna vakuuttavat tutkijat.

He kehittivät litiumioniakun ja elektrolyytin, joka muodosti jäykän litiumfluoridi SEI-välivaiheen, kun elektrolyytit ovat vuorovaikutuksessa piianodihiukkasten kanssa ja vähentäneet siten merkittävästi elektrolyyttien hajoamista.

Lisää: Nanobitteja (LINKKI), PNNL:n tiedeuutinen / Christina Nunez.  (LINKKI) sekä Marylandin yliopiston tiedoteuutinen (LINKKI).

Kuva: Piin mikropalloilla on poikkeuksellinen mekaaninen lujuus johtuen hiilinanoputkien lisäämisestä, joka saa palloja muistuttamaan lankapalloja. Vasemmalla oleva kuva esittää lähikuvaa mikropallon osasta, joka on tehty piin nanohiukkasista, jotka on kerrostettu hiilinanoputkille. Mike Perkins / Pacific Northwest National Laboratory.