Piinanoputkilla litiumioniakun kapasiteetti jopa kymmenkertaiseksi

Standfordin yliopiston tutkijaryhmä on kehittänyt uuden akkumateriaalin, jolla nykyisten litiumioniakkujen kapasiteetti ja käyttöikä voitaisiin kasvattaa moninkertaiseksi. Kun nykyisin anodina käytetty grafiitti korvataan piistä valmistetulla kaksinkertaisella nanoputkien kerroksella, akun kapasiteetti kasvaa jopa kymmenkertaiseksi ja sen käyttöikä kasvaa huomattavasti nykyisestä.

Litiumioniakun varauskyky riippuu sen osien kyvystä sitoa itseensä litiumioneita. Nykyään käytetty grafiitti mahdollistaa noin 400 mAh kapasiteetin per gramma grafiittia. Grafiitti kykenee sitomaan itseensä yhden litiumionin kuutta grafiittiatomia kohti, kun taas tutkijoiden käyttämä pii sitoo neljä litiumionia yhteen piiatomiin. Tutkijoiden kehittämä kaksiseinäinen piinanoputkista koostuva anodi mahdollisti jopa 4000 mAh kapasiteetin grammaa kohti, eli sen avulla akun kapasiteetti voitaisiin kymmenkertaistaa.

Piin kyky sitoa tehokkaasti litiumioneita ei ole sinänsä uusi asia, mutta tähän mennessä ongelmana on ollut sen kestävyys akkukäytössä. Akun latautuessa anodi paisui samalla moninkertaiseksi ja rakenne hajosi jo muutaman lataus- ja purkauskerran jälkeen. Ongelma ratkesi kaksiseinäisillä piiputkilla, jotka on lisäksi päällystetty piioksidilla. Rakenne on niin kestävä, että lataaminen ei aiheuta paisumista materiaalissa, jonka ansiosta se kestää jopa 6000 lataus-purkaus-kertaa verrattuna nykyakkujen noin 1000 kierrokseen.

Silti älypuhelimen tai kannettavan tietokoneen heikkoon akkuun kyllästyneiden ei kannata ihan vielä aloittaa juhlia, sillä kuten kaikissa mullistavissa akkutekniikoissa, tässäkin on vielä ratkaistavana omat ongelmansa. Pelkkä hyvän energiatiheyden omaava anodi ei ole erityisen hyödyllinen, ellei ioneita ole vastaanottamassa yhtä tehokas katodi. Tällä hetkellä sellaista ei ole näköpiirissä, mutta tutkijat uskovat löytävänsä ratkaisun tähänkin ongelmaan. Sitä odotellessa jatkamme puhelinten latausta joka yö.

• akkukesto
• akku