Alumiini grafiitti dual-ion akku Kiinasta.

Kiinassa on koostettu akku joka ei varsinaisesti ole tavanomainen litium-ioni
akku, vaan jos tuon "dual-ion" tyypin suomentaa, niin sehän on kaksoisjoni-akku.
Litium-ioni akkuhan ladataan niin että vedetään ankarasti vastaan haraavat
ionit katodista ulos ja edelleen anodiin, ja purettaessa annetaan niiden rynnistää takaisin.
--
Tässä kiinalaisten pelissä tehdäänkin niin että latauksen alussa kummassakaan
katodissa ei ole mitään aktiivista komponenttia sisällä, vaan akku on sähköisesti
täysin tyhjiin purettu.
Kaikki ionit sijaitsevat tällöin elektrolyyttinesteessä, jota tulee tästä syystä
olla enemmän kuin tavallisessa litium-ioni akussa.
Kun tätä dual-ion akkua ladataan, niin elektrolyyttinesteen litiumsuolan
litium vedetään anodiin aivan kuin tavallisessa litium kennosakin.
-
Katodin kohdalla kaikki on peräti toisin, eli sieltä ei mitään vastaan haraavaa
tavaraa raahata ulos, - vaan sisään vedetään latausjännitteellä elektrolyyttinesteen
miinusmerkkistä komponenttia.
Latauksen lopussa sekä anodi että katodi on täynnä vastaan potkivaa porukkaa,
jota pitelee paikallaan se että akusta ulos johtava virtapiiri on katkaistu, ja
se että elektrolyytti ei johda elektroneja eli sähkövirtaa.
Sähköenergiaa taas on varastoitu systeemiin melkoisesti.
--
Monelta lienee unohtunut koulussa opittu kemia, joten otetaampa tähän
väliin kertauksena natriumkloridi eli tavallinen ruokasuola.
Suolarakeen kun pudottaa veteen, niin sehän liukenee heti, ja tuloksena
on elektrolyytti.
Tässä suola on täysin hajonneena kloori-ioneiksi ja natrium-ioneiksi.
Kummankin erillisinä vaarallisen alkuaineen atomien ympärillä on suojana
"solvation sphere" eli liuoskehä joka täysin ympäröi suolan hengenvaaralliset
osakomponentit.
Liuoskehä koostuu pelkästään vedestä, mutta vesi on tässä erikoislaatuisesti
melkeimpä kuin kiteytynyt, - joka tapauksessa erittäin vahva ja itseään
korjaava rakenne on kyseessä.
Lisäksi natriumilla on plusmerkkinen sähkövaraus ja kloorilla miinusmerkkinen.
Suolavettä voitaisiin periaatteessa käyttää samaan tapaan kuin nyt puheena
olevassa kiinalaisessa akussa, mutta natriumkloridin kyseessä ollen ongelmat
ovat turhan suuret.
Muunlaisiin suoloihin perustuvia ja paikalliskäyttöön sopivia akkuja on jo
markkinoillakin.
--
Dual-ioni akut eivät ole mikään uusi keksintö sinänsä, ja joitain yrityksiä
kaupallisiin ratkaisuihin onkin jo tehty.
Japanin suunnalta hälistiin pari vuotta sitten "dual carbon" akusta, joka
kuuluu samaan luokkaan akkuja.
Kiinalaiset lyövät nyt melkoisen kovat suoritusarvot pöytään, ja miten ne
aikaansaadaan on vielä jätetty kertomatta.
Kuitenkin litium-ionit vedetään ladattaessa alumiinista koostuvaan anodiin,
mikä on ongelmallista.
Ongelma koituu siitä että latauksessa syntyvä alumiinin ja litiumin yhdiste
paisuu hurjasti ja kutistuu pölyksi purettaessa.
Vain muutama lataus-purkaus sykli on käytettävissä jos ei asiaa jollain
tavalla hillitä.
Miten hillitään, - sitäpä ei kerrota.
Viime vuonna tapahtui kuitenkin usalais-kiinalaisen tutkimusryhmän toimesta
läpimurto joka mahdollistaa alumiinin käytön kaikissa litium-ioni akuissa,
ja lisäksi kehitetty alumiini-anodin tuotantomenetelmä sopii hyvin massatuotantoon,
ollen myös periaattessa halpa.
Tätä voitaisiin hyvin käyttää dual-ioni akuissakin, mutta sitähän ei nyt
kerrota.
Katodin puolella ei ole suuria ongelmia ja sopivia materialeja on massatuotannossa.
--
Onkopa akusta mihinkään ?
Käyttötarkoitus paljolti ratkaisee.
Ogelmana on se että kennojännite vaihtelee suuresti purettaessa, ja käytännön
ratkaisuissa on pakko purkaa akku samantapaisen säätimen kautta kuin ovat
aurinkopaneelien yhteydessä käytetyt MPPT säätimet.
Kalliiksi tulee jos tehdään vaikka 100 ampeerin virtakestoinen purkaussäädin.
Arvelen että kyseessä on enempi tutkimusryhmän jostain projektista pompsahtanut
idea joka on sitten saatu kokeilluksikin ja julkaisukuntoon.
Tuskimpa tulee tuotantoon vaikka periaatteessa halpa onkin.
Veikkaisimpa melkein että tutkimusryhmä nyt hieman levittää savuverhoa, ja
tulossa onkin kovatasoinen litium-ioni akku jossa käytetään alumiinianodia.
http://www.greencarcongress.com/2016/03/20160325-agdib.html