Panasonic ja Sila Nanoteknologiat valmistavat EV-akkuja korvaamalla grafiitin piillä litiumioniakuissa. Äskettäin molemmat yhtiöt allekirjoittivat sopimuksen litiumioniakkujen kehittämisestä tuleviin sähköajoneuvoihin. Uusissa akuissa ne korvaavat grafiitin piillä, mikä parantaa suorituskykyä ja pidentää käyttöikää. Äskettäin kehitetyillä akuilla on mahdollisuus parantaa suorituskykyä ja pidentää käyttöikää.
Panasonic on juuri paljastanut jännittävän yhteistyön piianodien valmistajan Sila Nanotechnologiesin kanssa. Yhteistyön tavoitteena on sisällyttää heidän teknologiansa Panasonicin nykyiseen akkujen tuotantolinjaan vuoteen 2024 mennessä. Tämän uuden teknologian myötä sähköajoneuvoissa (EV) on parannettavaa, sillä akun toimintasäde kasvaa ja latausaika lyhenee . Tämä teknologia korvaa litiumioniakkujen negatiivisesti varautuneissa anodeissa tyypillisesti esiintyvän grafiitin piillä.
IEA:n raportin mukaan vuonna 2023 myytiin huikeat 14 miljoonaa sähköautoa, ja tämän luvun odotetaan kasvavan tulevina vuosina. Nämä ajoneuvot käyttävät tällä hetkellä huippuluokan litiumioniakkuja , joita parannetaan jatkuvasti. Edistyksistä huolimatta tietyt haasteet ovat kuitenkin edelleen olemassa, mikä rajoittaa niiden yleistä hyödyllisyyttä ja kätevyyttä.
Yhdysvaltalaisen Sienza Energyn tieteellinen johtaja Azin Fahimi sanoi: ”Akun kyky varastoida energiaa suhteessa sen kokoon ja painoon eli energiatiheys on keskeinen tekijä sähköajoneuvoissa, sillä se vaikuttaa yhdellä latauksella kulkemaan matkaan.”
Azin Fahimin tiimi työskentelee erilaisten piianodien toteutukseen liittyvien tutkimusten parissa, ja hän lisäsi: "Toinen tärkeä näkökohta on tehotiheys, joka viittaa siihen, kuinka nopeasti akku voi tuottaa energiaa."
Miksi uusi piianodi vaikuttaa kantamaan ja latausaikaan?
Paristot riippuvat varautuneiden hiukkasten eli ionien liikkeestä kahden elektrodeina tunnetun sähköjohtimen välillä. Latausprosessin aikana litiumionit liikkuvat katodilta (positiivinen elektrodi) elektrolyytin läpi. Sitten se menee anodille (negatiivinen elektrodi), jossa ne pysyvät, kunnes niitä tarvitaan tehon tuottamiseen.
”Kun akku syöttää virtaa laitteelle, litiumionit siirtyvät takaisin anodilta katodiin. Tämä ionien liike sallii elektronien virtauksen ulkoisen piirin läpi ja tuottaa sähkövirran, joka antaa laitteelle virtaa”, Fahimi lisäsi.
Akun suorituskyky riippuu suuresti anodimateriaalista . Se vastaa myös ionien varastoinnista, kunnes niitä tarvitaan auton virtalähteeseen.
Fahimin mukaan ”hyvällä anodimateriaalilla tulisi olla suuri litiumin varastointikapasiteetti korkean energiatiheyden varmistamiseksi, hyvä sähkönjohtavuus tehokkaan elektronivirtauksen helpottamiseksi [ja] nopea ionikuljetus nopeiden latausominaisuuksien takaamiseksi. Anodin on myös oltava vakaa, eikä sen tilavuus muutu ionien virratessa sisään ja ulos, koska tämä voi vahingoittaa pintaa.”
Panasonic ja Sila Nanotechnologies valmistavat piipohjaisia sähköautojen akkuja. Perinteisesti grafiittianodeja on käytetty laajalti litiumioniakuissa niiden kerrosrakenteen ansiosta. Tämä kerrosrakenne mahdollistaa ionien liikkumisen ilman merkittäviä tilavuuden muutoksia.
"Kemiansa ansiosta pii voi sisältää yli kymmenen kertaa enemmän energiaa grammaa kohden. Tämä suurempi kapasiteetti tarkoittaa, että pii pystyy varastoimaan enemmän litiumioneja, mikä lisää akun energiatiheyttä. Suurempi energiatiheys merkitsee sähköautoille pidempää kantamaa yhdellä latauksella. Valitettavasti pii turpoaa kolme tai neljä kertaa alkuperäiseen kokoonsa nähden, kun se täyttää mekaanisen jännitysionien heikkenemisen, jolloin se täytettynä ei aiheuta asteikkoa. materiaalia”, Fahimi selitti.
Näin ollen piianodin nanomittakaavan suunnittelu on välttämätöntä tämän haasteen ratkaisemiseksi. Myöhemmässä tutkimuksessaan Fahimin Sienzan ja Silan tiimit ovat omistautuneet tämän ongelman ratkaisemiseen.
