Uuden sukupolven natrium-sulfidiakku

Uuden ja innovatiivisen teknologian maailmassa espanjalaiset tutkijat ovat nyt esittelemässä natrium-sulfidiakkuja, jotka ovat herättäneet huomattavaa huomiota. Vaikka tämä akkutyyppi, joka yhdistää natriumin ja rikin, ei ole sinänsä uusi keksintö, se on tähän asti toiminut vain äärimmäisissä lämpötiloissa, noin 300 asteessa.

Tämä tutkimusryhmä on kuitenkin onnistunut saamaan akun toimimaan huonelämpötilassa, mikä avaa uusia mahdollisuuksia akkuteknologialle. Akun suurena etuna on se, että se hyödyntää runsaasti saatavilla olevia materiaaleja ja sillä on potentiaalia tarjota pidempi käyttöikä verrattuna perinteisiin litiumioniakkuihin.

Natrium-sulfidiakkujen (LSB) keskeiset komponentit ovat katodi, joka koostuu rikkikoostumuksesta ja rikkiä sitovasta materiaalista, sekä anodi, joka on valmistettu litiummetallista ja orgaanisesta elektrolyytistä. Vaikka LSB-akut tarjoavat merkittäviä etuja verrattuna LIB-akkoihin, niillä on myös omat haasteensa.

Kun litiummetalli anodista vaihdetaan natriumilla, joka on huomattavasti runsaampaa, onnistuu ryhmä ratkaisemaan monia ongelmia, joita LSB-akuissa on aiemmin esiintynyt. Kuitenkin natriumatomin suurempi koko tuo omat haasteensa akun lataamis- ja purkuprosesseihin.

Tutkimusryhmä on onnistunut ratkaisemaan tämän ongelman lisäämällä katodiin rikin lisäksi rauta-pohjaisen metalliorganisen kehikon (MOF). Tämä rakenne on erittäin huokoinen ja sen rauta-atomin erityisominaisuuksien ansiosta akku on pystynyt kestämään yli 2 000 lataus- ja purkutsykliä laboratoriotesteissä.

Johtava tutkija Álvaro Caballero korostaa, että tämä syklihinta on saavutus, joka on vaikeaa saavuttaa kyseisen tyyppisissä akkuissa. Hän mainitsee myös, että keskimääräinen litiumakku, jota käytetään esimerkiksi puhelimissa tai autoissa, tarvitsisi latausta noin kolmen päivän välein, mikä tarkoittaa yli 120 latausta vuodessa. Tutkijat uskovat, että heidän kehittämänsä akku voisi toimia jopa yli 15 vuotta.

Kuitenkin vielä on paljon työtä edessä, ja tutkijat pyrkivät kiihdyttämään akun latausaikaa. Tavoitteena on laskea nykyinen tunti kymmenen minuutin latausaikaan tulevaisuudessa.

Tämä mullistava tutkimus on toteutettu Córdoba-yliopiston epäorgaanisen kemian ryhmän toimesta ja se on myös osa tutkija Álvaro Bonillan väitöskirjaa. Tutkimus julkaistiin Journal of Power Sources -lehdessä Science Directissä yhteistyössä Argentiinan kansallisen yliopiston kanssa.

Hanke kuuluu projektiin 'Siirtyminen litiumista natriumiin rikkibattereissa: kohti teknologiaa, joka perustuu runsaisiin, taloudellisiin ja kestävien elementtien hyödyntämiseen', jota rahoittaa Espanjan tiede- ja innovaatioministeriö.