LBNL (Lawrence Berkeley National Laboratory) laboratooriumis töötati välja uudne liitium-ioon akude elektroodide valmistamise meetod, mis võimaldab energiasalvestusseadmete töötsüklit oluliselt pikendada. Tehnoloogia teeb eriliseks asjaolu, et see põhineb vanadel meetoditel ega nõua seetõttu tootmises lisakulutusi.
Vasakul pildil on kujutatud ränielektrood enne- ja paremal pärast 32 töötsüklit. Uus lisand aitab edaspidi ränielektroodi koos hoida, pikendades akude töötsüklit.
Meetod seisneb väga hea elektrijuhtivusega polümeerse sideainega suure energiamahutavusega elementide, näiteks räni ja tina, koos hoidmises. Tavaliselt on need elemendid elektroodmaterjalidena ebastabiilsed. Berkeleys välja töötatud polümeerse sideainega valmistatud ränianoodidega liitium-ioon akud mahutasid lisandita akudest 30 % võrra rohkem energiat.
Liitium-ioon akut laadides toimub anoodi poolt liitiumi ioonide haaramine. Mida rohkem ioone anood hoida suudab, seda suurem on aku energiamahtuvus. Räni on enimlubavaid anoodmaterjale, mis suudab käibel olevate akude anoodmaterjalist grafiidist 10 korda rohkem laengut koguda.
Probleemiks on laadumistsükli jooksul ränielektroodi kolme kuni neljakordne paisumine ja kahanemine, mis murendab elektroodi ja põhjustab mahtuvuse vähenemist. Teadlaste sõnul muutub juba pärast paari töötsüklit räniaatomite vahemaa nii suureks, et katkeb elektroodi võime laengut edasi anda.
Turustatavad anoodid kaetakse lahustiga segatud grafiidiosakeste massiga. Protsess on lihtne ja odav. Berkeley teadlased kasutasid vana tehnoloogiat ja valmistasid analoogse elastse sideaine, millega räniosakesi koos hoida. Sideaine toimel räniosakeste vahemaa töötsüklite käigus oluliselt ei muutu.
Prototüüpanoode katsetati enam kui 650 töötsüklil. Leiti, et anoodis säilis energiatihedus 1400 millivatt-tundi grammi kohta. Seda on neli korda rohkem kui käibelolevates anoodides. Terviklik liitum-ioon prototüüpaku mahutas eelkäijatest 30 % rohkem energiat. Berkeley töörühma väitel võib nende tehnoloogiat rakendada ka teistele, näiteks tina-anoodidel põhinevatele akutüüpidele.
Allikas: Technologyreview
Leave a Reply