Yhdysvaltalaisen Washington valtioyliopiston (WSU) ja kansallisen Pacific Northwest laboratorion (PNNL) tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen natriumioniakun, joka pitää lähes yhtä paljon energiaa ja toimii samoin kuin jotkut kaupalliset litium-ioniakut.
Litiumioniakuista poiketen natriumioniakut on valmistettu edullisesta, runsaasta ja kestävyyttä edustavasta natriumista, joka on peräisin maapallon valtameristä tai kuoresta. Natriumakut voisivat olla hyvä ehdokas laajamittaiseen energian varastointiin.
Tutkijatiimi raportoi nyt yhdestä parhaista tuloksista tähän mennessä natrium-ioni -akuilla. Se pystyy toimittamaan joidenkin litium-ioni-akkujen kaltaisen kapasiteetin ja latautumaan sen onnistuneesti pitäen yli 80 prosenttia akun varauksesta 1000 jakson jälkeenkin.
”Tämä on merkittävä kehitys natriumioniakkujen kanssa”, kertoi tohtori Imre Gyuk, joka tuki tätä työtä PNNL:ssä. ”Mahdollisuudet korvata Li-ion-akut Na-ionilla ovat erittäin kiinnostavia monissa sovelluksissa.”
Valitettavasti niissä ei ole aivan yhtä paljon energiaa kuin litiumakuilla. Niillä on myös vaikeuksia latautua. Avainongelma joillekin lupaavimmissa katodimateriaaleissa on se, että katodin pinnalle kerääntyy kerros passiivisia natriumkiteitä, joka pysäyttää natriumionien virtauksen ja siten tappaa akun.
”Keskeinen haaste akuille on sekä korkea energiatiheys että hyvä syklinen käyttöikä”, toteaa Junhua Song (kuvassa oikealla koeakun kanssa), tutkimuspaperin johtava kirjoittaja ja WSU Ph.D, joka on nyt Lawrence Berkeleyn kansallisessa laboratoriossa.
Osana työtä tutkimusryhmä loi kerroksellisen metallioksidikatodin ja nestemäisen elektrolyytin, joka sisälsi ylimääräisiä natriumioneja, luomalla suolaisemman keiton, jolla oli parempi vuorovaikutus katodin kanssa. Suunniteltu katodi ja elektrolyyttijärjestelmä mahdollistivat natriumionien jatkuvan liikkumisen, estäen epäaktiivisten pintakiteiden muodostumisen ja mahdollistaen esteettömän sähköntuotannon.
Lisää: Nanobitteja (LINKKI) ja WSU-yliopiston tiedoteuutinen (LINKKI) ja tutkimusartikkeli ACS Energy -tiedelehdessä (LINKKI).
Kuvituskuva: UT