Ruotsissa on kehitetty ihmeakku: Latautuu supernopeasti täyteen alle kahdessa minuutissa – vain yksi pikku ongelma

Ruotsalaiset materiaalitieteilijät ovat kehittäneet kokeellisen version orgaanisiin kemikaaleihin pohjautuvasta akusta, joka päihittää arkikäytöstä tutut akut monin tavoin.

Professori Martin Sjödinin ja jatko-opiskelija Christian Strietzelin johtaman tutkimusryhmän keksinnössä tärkein etu on sen ilmiömäisen nopea latausaika. Akku näet latautui 50-prosenttisesti täyteen vain 6,5 sekunnissa, 92-prosenttisesti täyteen 15 sekunnissa ja sataprosenttiseen lataukseen noin 100 sekunnissa eli alle kahdessa minuutissa.

Tällainen superlataus tosin vaati 45 ampeerin virtamaksimin per gramma akkumateriaalia. Käytännön elämässä se tarkoittaisi vähintään satojen ampeerien, tai isompien akkujen tapauksessa jopa muutaman kiloampeerin virtaa.

Keksinnöstä kertoo Sjödinin ja Strietzelin työnantajan Uppsalan yliopiston lehdistötiedote. Tähän uutiseen tarkistettiin tietoa myös tutkijoiden tieteellisestä artikkelista Angewandte Chemie -lehdessä. Tutkijat ovat jättäneet keksinnöstään myös patenttihakemuksen.

Akun erikoisuutta korostaa, että se kesti varaus- ja purkusyklejä huomattavasti paremmin, jos se ladattiin yllä kuvailtuun tapaan – siis erittäin nopeasti, käyttäen vakiojännitettä ja lähes rajoittamattomalla virralla. 500 syklin jälkeen akun kapasiteetista oli jäljellä yli 90 prosenttia. Sen sijaan perinteinen lataus vakiovirralla vahingoitti akkua.

Akun havaittiin toimivan kovassa pakkasessa vähintään –24 asteeseen asti aivan yhtä hyvin kuin huoneenlämmössä. Itse asiassa kylmässä akku kesti lataussyklejä jopa paremmin kuin lämpimässä.

Elektrodimateriaaleina akussa on tiofeenipohjainen polymeeri, johon kiinnittyy kinonimolekyyleihin perustuvia funktionaalisia ryhmiä. Reaktiosykli perustuu kinonin pelkistymiseen hydrokinoniksi ja päinvastaiseen tapahtumaan eli hydrokinonin hapettumiseen. Elektrolyyttinä on autojen lyijyakuista tuttu rikkihappo.

Tutkijat korostavat, että teknisten etujen ja erikoisuuksien lisäksi orgaanisiin materiaaleihin pohjautuva akku auttaisi luonnonvarojen riittävyyteen, litium ja monet muut metallit kun ovat niukkoja ja siksi strategisesti tärkeitä aineita.

Uuden akkutyypin heikkoutena on sen kapasiteetti. Jännitteen osalta akku on melko heikko, sillä yksittäisestä elektrodiparista löytyy potentiaalia vain 0,4 volttia.

Varaustiheyden osalta akkua voidaan kuvailla kohtalaiseksi. Kokeissa mitattu arvo 60–80 Wh/kg ei ole huono, mutta ei myöskään millään muotoa paljon. Luku on nimittäin laskettu paljaiden elektrodimateriaalien suhteen huomioimatta elektrolyyttiä ja koteloa – kaupalliset litiumioniakut käyttövalmiina esineinä yltävät lähes samaan.

Kennotasolla, eli sillä mittarilla jota ruotsalaistutkijat käyttivät, litiumioniakkujen varaustiheys on tyypillisesti noin 50–200 Wh/kg riippuen muun muassa täsmällisestä akkutyypistä.