Artikkelit

Kiinalaistutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen vesipohjaisen sinkki-ionakun, joka säilyttää lähes 90 prosenttia alkuperäisestä kapasiteetistaan vielä yli 10 000 lataus- ja purkaussyklin jälkeen.

Kiinassa Jilinin yliopiston ja Changchunin sovelletun kemian instituutin tutkijat ovat löytäneet keinon parantaa akkuteknologian kestävyyttä. Tutkijat kehittivät uudenlaisen sinkki-ioniakun, jonka katodin kemiallista rakennetta muokattiin estämään akun suorituskykyä heikentäviä reaktioita. Tutkijoiden mukaan akku säilytti laboratoriokokeissa 89,34 prosenttia alkuperäisestä kapasiteetistaan yli 10 000 lataus- ja purkaussyklin jälkeen. Tämä vastaa yli 3 500 tunnin yhtäjaksoista toimintaa.

Vesipohjaisissa sinkki-ioniakuissa käytetään usein jodipohjaisia katodeja. Niiden etuja ovat hyvä lataus- ja purkauskyky sekä mahdollisuus varastoida runsaasti energiaa. Teknologiaan liittyy kuitenkin ongelmia, sillä jodi johtaa sähköä heikosti, ja sen rakenne muuttuu akun latautuessa ja purkautuessa. Lisäksi jodi-ionit voivat kulkeutua akun sisällä elektrodilta toiselle elektrolyytin välityksellä. Ilmiö aiheuttaa energiahäviöitä, nopeuttaa materiaalien kulumista ja lyhentää akun käyttöikää.

Tutkijat pyrkivät ratkaisemaan ongelman muuttamalla katodin pintakemiaa. He valmistivat hiilinanoputkista uudenlaisen itseään tukevan katodimateriaalin ja lisäsivät sen pintaan erilaisia kemiallisia funktionaalisia ryhmiä.

Kokeissa vertailtiin hydroksyyli-, karboksyyli- ja aminoryhmillä käsiteltyjä hiilinanoputkia. Parhaaksi osoittautui hydroksyyliryhmillä muokattu materiaali. Sen pintarakenteet toimivat tutkijoiden mukaan pieninä ”ankkureina”, jotka sitovat jodi-ionit paikoilleen ja estävät niiden tarpeettoman liikkumisen akun sisällä. Näin energiahäviöt vähenivät ja akun toiminta pysyi vakaampana.

Tutkijat seurasivat akun kemiallisia muutoksia useilla analyysimenetelmillä. Mittaukset vahvistivat, että jodiyhdisteet muuttuivat lataamisen ja purkamisen aikana toistuvasti ja palautuvasti. Samalla muokattu katodi esti jodi-ionien haitallista kulkeutumista elektrolyyttiin.

Tutkijoiden mukaan katodin funktionaalisten ryhmien muokkaaminen tarjoaa yksinkertaisen tavan parantaa jodin reaktiokinetiikkaa ja samalla vakauttaa vesipohjaisia sinkki-jodiakkuja.

Sinkki on luonnossa runsaasti esiintyvä materiaali, ja vesipohjaiset akut voivat tarjota vaihtoehdon nykyisille energiavarastoratkaisuille. Tulokset ovat kuitenkin toistaiseksi laboratoriotutkimuksesta, eikä uuden akun kaupallisesta saatavuudesta tai tuotantokustannuksista ole vielä tietoa.

Lähde

Kuva: Pixabay

Hei! Luitko jo tämän?

Nyt tuli lupaavaa dataa käytettyjen sähköautojen omistajille: Hinnat kääntyivät nousuun