Stanfordin yliopiston johtama tutkimusryhmä on kehitellyt tutkimuskeskus SLAC:n kanssa pinnoitteen, joka voisi tehdä kevyistä litium-metalliakuista turvallisia ja pitkäikäisiä. Siten niitä saatettaisiin ottaa käyttöön jo seuraavan sukupolven sähköajoneuvoissa. Kansallinen SLAC-tutkimus on kiinnistunut laajemminkin sähköautojen akkukehityksestä.
Litiummetalli (Li) -akut ovat houkuttelevia juuri korkean energiatiheytensä vuoksi. Ongelmana on ollut kuitenkin litiummetallin jyrkkä reaktiivisuus, joka rajoittaa akkuanodin suorituskykyä ja muodostuu anodin pinnalle heterogeeninen kiinteiden elektrolyyttien välifaasi (SEI).
Nyt Stanfordin yliopiston ja SLAC yhteinen tutkijaryhmä on kehitellyt akkua varten uuden pinnoitteen, joka poistaisi joitakin kyseisen akun ongelmia.
Tutkijat esittävät litium-metalli -anodien stabiloimiseksi monitoimista verkkomaista materiaalia. Sillä saavutetaan dynaaminen, elektrolyyttejä blokkaava ja yksittäisiä ioneja johtava keinotekoinen SEI, joka vakauttaa litium-metallisen anodin.
Laboratoriokokeissa pinnoite pidensi akun käyttöikää huomattavasti. Stanfordin ja SLAC:n yhteistyöryhmä testasi päällystettään tavallisen litium-metalli akun anodilla, jollaisessa dendriitit yleensä muodostuvat. Lisäksi he yhdistivät erityisesti päällystetyt anodinsa muihin kaupallisesti saataviin komponentteihin täysin toimivan akun rakenteeksi.
Kokeillun 160 syklin jälkeen heidän litiummetallikennot tuottivat edelleen 85 prosenttia tehosta, jonka ne tuottivat ensimmäisessä syklissä. Tavanomaiset litiummetallikennot tuottavat vain noin 30 prosenttia näin useiden jaksojen jälkeen, mikä tekee niistä melkein hyödyttömiä.
Uusi päällysteemme tekee litiummetalli akuista vakaan ja lupaavan jatkokehitykselle. Vaikka käyttö sähköajoneuvoissa voi olla perimmäinen tavoitteemme, kaupallistaminen alkaisi todennäköisesti kulutuselektroniikan parissa akun turvallisuutta korostaen,” toteavat tutkijat yhteisessä tiedotteessaan.
Lisää: Nanobitteja.fi (LINKKI) ja Standfordin ja SLAC:n tiedoteuutinen (LINKKI) sekä tutkijoiden tiedeartikkeli Joule-lehdessä (LINKKI).
Kuvituskuva: SLAC:n tutkimuskeskuksessa tehdään laajalti akkututkimusta (LINKKI). Kuva Gregory Stewart / SLAC