Kierrätyskelpoinen alumiiniakku – lisää tehoa halvemmalla?

Ruotsalaisen Chalmersin teknillisen yliopiston ja Slovenian kansallisen kemian instituutin tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen kierrätettävän alumiiniakun rakenteen. Se koostuu alumiinianodista ja katodista, joka on valmistettu antrakinonipohjaisesta orgaanisesta materiaalista. Uutuus voisi tarjota uudenlaisiin alumiiniakkuihin korkean teoreettinen energiatiheyden sekä valmistuksen ja kierrätyksen nykyisillä tuotantotekniikoilla.

Alumiiniakkujen aikaisemmissa versioissa on käytetty alumiinia anodina ja grafiittia katodina, mutta grafiitti tarjoaa liian alhaisen energiasisällön luoda akkukennoja tarpeeksi suorituskykyisiksi ja hyödyllisiksi. Uudessa tutkijoiden akkukonseptissa grafiitti on korvattu orgaanisella, nanorakenteisella katodilla, joka on valmistettu hiilipohjaisen antrakinonin molekyyleistä. Sen etuna katodimateriaalina on, että se mahdollistaa positiivisten varauksenkantajien varastoinnin elektrolyytistä.

Ruotsalais- ja slovenialaistutkijoiden orgaaninen katodimateriaali mahdollistaa positiivisen varauksenkantajien tehokkaan varastoinnin alumiini- ja klooripohjaisesta elektrolyytistä. Kuva: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology

”Uudesta konseptistamme odotettavat materiaalikustannukset ja ympäristövaikutukset ovat paljon alhaisemmat kuin mitä tänään näemme, joten ne ovat toteutettavissa laajamittaisessa käytössä, kuten aurinkokennopuistoissa tai esimerkiksi tuulienergian varastoinnissa”, toteaa professori Patrik Johansson.

Nykyinen elektrolyytti sisältää klooria ja tutkijat haluavat jatkotutkimuksissa päästä siitä eroon. Toistaiseksi nämä alumiiniakut omaavat vain puolet litium-ioniakkujen energiatiheydestä, mutta pitkän aikavälin tavoitteena tutkijoilla on saavuttaa sama energiatiheys.

Myös litium-hiilidioksidi kennoparit ovat houkuttelevia energian varastointijärjestelmiä, koska niiden ominaisenergiatiheys on yli seitsemän kertaa suurempi kuin litium-ioniakkujen. Aiemmin täysin ladattavaa versiota siitä ei kuitenkaan ole saatu toimimaan.

Nyt Chicago Illinoisin yliopiston tutkijat ovat nyt ensimmäisinä osoittaneet, että litium-hiilidioksidiakut voidaan suunnitella toimimaan täysin ladattavalla tavalla. He ovat onnistuneesti testanneet litium-hiilidioksidiakkujen prototyyppiä, joka toimi jopa 500 lataus/purkaus jakson ajan.

Lisää: Nanobitteja (LINKKI), yliopiston tiedote (LINKKI) ja tutkijoiden tiedeartikkeli Energy Storage Materials -lehdessä (LINKKI) sekä University of Illinois at Chicagon tiedote (LINKKI) ja tiedeartikkeli Advanced material -lehdessä (LINKKI).

Aloituksen kuvituskuva: ETH Zurichissä kehitetään myös alumiiniakkuja, uutinen 11.5.2018. Lisää (LINKKI). Kuva:  ETH Zurich / Kostiantyn Kravchyk.

Tärkeimmät teknologiauutiset kätevästi myös uutiskirjeenä! Tilaa (LINKKI)

LUE – UUTTA – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA

Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi verkosta