Kun on liikkeellä sähköautolla, ei ole kiva jännittää, tyhjeneekö akusto kesken matkan. Latausväliä pyritäänkin jatkuvasti pidentämään.
Yhdysvaltalaiset tutkijat ovat kehittäneet litiumioniakun, jossa riittää latauksen jälkeen pitempään virtaa kuin muissa sähköautojen akuissa.
Uusi akku myös kestää paremmin ääreviä säätiloja kuin edeltäjänsä.
Melkein kaikenlaisten akkujen suurin ongelma piilee nimittäin siinä, että ne toimivat huonosti sekä hyvin korkeissa että hyvin matalissa lämpötiloissa. Pakkanen ja helle hyydyttävät akkuja ja voivat estää niitä latautumasta normaalisti.
Uudenlaisen litiumioniakun ominaisuuksia parantaa elektrolyytti, joka kestää hyvin sään vaihteluita.
Millainen litiumioniakku on?
Litiumioniakuissa litiumionit liikkuvat elektrodien eli negatiivisen anodin ja positiivisen katodin välillä.
Ionit ovat sähköisesti varautuneita molekyylejä, eli molekyylit ovat joko ottaneet vastaan elektroneja tai luovuttaneet niitä.
Elektrolyytiksi kutsutaan sitä liuosta, jossa kulkevat elektronit kuljettavat sähkövarauksia. Ionien liike on sähkövirtaa, ja se mahdollistaa akun lataamisen.
Litiumioniakkuja käytetään muun muassa mobiililaitteissa ja sähköautoissa.
Uutuuselektrolyytti sietää korkeita ja matalia lämpötiloja
Anodin ja katodin toisiinsa yhdistävän elektrolyyttiliuoksen ansiosta sähkö voi virrata niiden välillä.
Litiumioniakussa sähkövarauksia kuljettavat litiumionit, ja ne liikkuvat myös latauksen aikana.
Uudenlaisen litiumioniakun elektrolyytti perustuu dibutyylieetteriin ja litiumsuolaan.
Koska dibutyylieetterin molekyylit sitoutuvat heikosti litiumioneihin, elektrolyyttimolekyylit irtoavat helpoasti litiumioneista, kun akku toimii.
Molekyylien heikot sidokset parantavat akun toimintaa kylmissä olosuhteissa.
Dibutyylieetterin ansiosta liuos pysyy nestemäisenä korkeissa lämpötiloissa, sillä sen kiehumispiste on 141 astetta.
Kokeissa akku on säilyttänyt energiakapasiteettinsa 87,5-prosenttisesti 40 pakkasasteessa.
Testien mukaan uudenlainen akku kestää useampia purkaus- ja latauskertoja kuin aiemmat litiuminioniakut, joten sen käyttöikä on pitempi.
Litiumioniakussa on kaksi elektrodia: litiumia oleva katodi ja hiiltä oleva anodi. Elektrodit sijaitsevat elektrolyytiksi kutsutussa liuoksessa. Kun akusta otetaan sähköä, litiuomionit kulkevat anodista katodiin. Kun akkua ladataan, suunta on päinvastainen.
Apua litiumrikkiakun kehittäjille
On saatu selville, että uudenlaista tekniikkaa voidaan soveltaa litiumrikkiakuissa, joita kehitetään muun muassa sähköautojen tarpeisiin.
Litiumrikkiakkuihin on mahdollista varastoida jopa kaksi kertaa niin paljon energiaa kiloa kohti kuin litiumioniakkuihin. Toisin sanoen latausväli pitenee vähintään puolella. Litiumrikkiakut ovat myös litiumioniakkuja edullisempia.
Litiumrikkiakuista tekee kuitenkin hyvin ongelmallisia se, että ne purkautuvat nopeasti korkeissa lämpötiloissa ja että niihin muodostuu neulamaisia rakenteita, jotka voivat aiheuttaa oikosulun.
Kun käytetään dibutyylieetteriin perustuvaa elektrolyyttiä, litiumrikkiakku voi toimia pitempään myös äärevissä säätiloissa.
Tutkijoiden mukaan uudenlaisia litiumioniakkuja voidaan alkaa myydä jo lähitulevaisuudessa ja litiumrikkiakut tuodaan markkinoille niiden jälkeen.
Jatkotutkimus tähtää siihen, että uusi tekniikka parantaa akkujen kestävyyttä ja toimintavarmuutta sekä hyvin korkeissa että matalissa lämpötiloissa.