Uusi polymeeriratkaisu vähentää rajapintavastusta ja tehostaa ionikuljetusta kiinteätilaisissa litiumakuissa

Xinhuan mukaan Kiinan tiedeakatemian metallintutkimuslaitoksen tutkijat ovat edenneet kiinteätilaisissa litiumakuissa ja esittäneet tavan kuroa umpeen kaksi sitkeää ongelmaa: korkea rajapintavastus ja heikko ionikuljetuksen tehokkuus. Tulokset julkaistiin Advanced Materials -lehdessä.

Kiinteätilaisiin akkuihin kohdistuu suuria odotuksia niiden korkean energiatiheyden ja turvallisuuden vuoksi, mutta elektrodi–elektrolyytti-rajapinta on jo pitkään nakertanut suorituskykyä. Tiimi tarttui uuteen polymeeriin, jonka molekyyleihin on rakennettu sekä ioneja johtavia etoksyryhmiä että sähkökemiallisesti aktiivisia lyhyitä rikkiketjuja. Rakenne mahdollistaa rajapinnan molekyylitason yhteensopivuuden, vauhdittaa ionien liikkumista ja antaa materiaalille kyvyn vaihtaa kuljetus- ja varastointitilan välillä. Vaikutelma on, että juuri rajapinnan hallittu muokkaus tuo kenttään kaivattua konkretiaa.

Materiaalin varaan rakennettu taipuisa akku kesti 20 000 taivutussykliä suorituskyvyn pysyessä vakaana. Kun materiaalia käytettiin komposiittikatodissa, energiatiheys nousi 86 prosenttia. Tutkijoiden mukaan lähestymistapa avaa uusia mahdollisuuksia turvallisille ja tehokkaille kiinteätilaisille akuille, joille nähdään potentiaalia sekä kannettavissa laitteissa että sähköautoissa. Jos nämä edut toistuvat laajemmissa kokeissa, teknologia voi ottaa askeleen lähemmäs käytännön käyttöönottoa ja helpottaa alan sitkeimpiä pullonkauloja – suunta, jota on odotettu.