Uusi konsepti voisi tehdä ympäristöystävällisempiä akkuja mahdollisiksi

Uudella alumiiniakun konseptilla on kaksi kertaa suurempi energiatiheys kuin aikaisemmissa versioissa, se on valmistettu runsaista materiaaleista, ja se voi johtaa tuotantokustannusten ja ympäristövaikutusten alenemiseen. Idealla on potentiaalia laajamittaisiin sovelluksiin, mukaan lukien aurinko- ja tuulienergian varastointi. Idean takana ovat tutkijat Chalmersin teknillisestä yliopistosta Ruotsista ja National Institute of Chemistrysta Sloveniasta.

Alumiiniakkuteknologian käyttäminen voisi tarjota useita etuja, kuten korkean teoreettisen energiatiheyden ja sen, että sen valmistukseen ja kierrätykseen on jo olemassa vakiintunut teollisuus. Nykyisiin':n litiumioniakkuihin verrattuna tutkijat' uusi konsepti voi johtaa huomattavasti alhaisempiin tuotantokustannuksiin.

& quot;Uudesta konseptistamme ennakoimamme materiaalikustannukset ja ympäristövaikutukset ovat paljon alhaisemmat kuin mitä näemme nykyään, joten ne ovat mahdollisia laajamittaiseen käyttöön, kuten aurinkokennopuistoihin, tai esimerkiksi tuulienergian varastointiin." sanoo Patrik Johansson, Chalmersin fysiikan laitoksen professori.

& quot;Lisäksi uudella akkukonseptillamme on kaksinkertainen energiatiheys verrattuna alumiiniakkuihin, jotka ovat'tekniikan huippua' tänään."

Aiemmissa alumiiniakkujen malleissa on käytetty alumiinia anodina (negatiivinen elektrodi) ja grafiittia katodina (positiivinen elektrodi). Mutta grafiitti tarjoaa liian vähän energiaa, jotta akkukennojen suorituskyky on riittävän hyödyllinen.

Mutta Patrik Johanssonin ja Chalmersin yhdessä Robert Dominkon johtaman ljubljanalaisen tutkimusryhmän kanssa esittelemässä uudessa konseptissa grafiitti on korvattu orgaanisella, nanorakenteisella katodilla, joka on valmistettu hiilipohjaisesta antrakinonimolekyylistä.

Antrakinonikatodin on kehittänyt laajasti Jan Bitenc, joka oli aiemmin vieraileva tutkija Chalmersissa Slovenian kansallisen kemian instituutin ryhmästä.

Tämän katodimateriaalissa olevan orgaanisen molekyylin etuna on, että se mahdollistaa positiivisten varauksenkantajien varastoinnin elektrolyytistä, liuoksesta, jossa ionit liikkuvat elektrodien välillä, mikä mahdollistaa suuremman energiatiheyden akussa.

& quot;Koska uusi katodimateriaali mahdollistaa sopivamman lataustelineen käytön, akut voivat hyödyntää paremmin alumiinin' potentiaalia. Nyt jatkamme työtä etsimällä entistä parempaa elektrolyyttiä. Nykyinen versio sisältää klooria -- haluamme päästä eroon siitä," sanoo Chalmersin tutkija Niklas Lindahl, joka tutkii energian varastoinnin sisäisiä mekanismeja.

Toistaiseksi ei ole kaupallisesti saatavilla alumiiniakkuja, ja jopa tutkimusmaailmassa ne ovat suhteellisen uusia. Kysymys kuuluu, voisivatko alumiiniakut lopulta korvata litiumioniakut.

& quot;Tietenkin toivomme, että he voivat. Mutta ennen kaikkea ne voivat täydentää toisiaan ja varmistaa, että litiumioniakkuja käytetään vain silloin, kun se on ehdottoman välttämätöntä. Toistaiseksi alumiiniakut ovat vain puolet litiumioniakuista energiatihempiä, mutta pitkän aikavälin tavoitteemme on saavuttaa sama energiatiheys. Elektrolyytin ja parempien latausmekanismien kehittämisen kanssa on vielä työtä, mutta alumiini on periaatteessa huomattavasti parempi varauksen kantaja kuin litium, koska se on moniarvoinen -- mikä tarkoittaa, että jokainen ioni'kompensoi' useille elektroneille. Lisäksi paristot voivat olla huomattavasti vähemmän haitallisia ympäristölle," sanoo Patrik Johansson.