Älypuhelimet, tabletit ja muut elektroniset laitteet toimivat ladattavilla paristoilla, mutta tuhansien käyttöjaksojen jälkeen akut alkavat menettää kykyään pitää latausta. Useimmat nykyaikaiset paristot ovat litiumia, mutta ajan mittaan pariston sisällä oleva litium syöpyy.
Kalifornian yliopiston tutkijat Irvine käytti litiumin sijasta kultaisia nanolankoja sähkövarauksien varastointiin, ja heidän kehittämänsä järjestelmän havaittiin olevan parempi kuin perinteiset litiumparistot. Se kesti 200 000 lataussykliä ilman merkittävää huononemista ominaisuuksissa ja korroosion merkkejä.
He eivät kuitenkaan edelleenkään ymmärrä täysin, miksi näin tapahtuu. Kokeilun alkuperäinen idea oli valmistaa kiinteä elektrolyyttiakku, jossa nestemäisen elektrolyytin sijasta käytetään elektrolyyttitahnaa. Nesteparistot, kuten litium, ovat helposti syttyviä ja lämpötilaherkät. Tutkijat kokeilivat paksuja, johtavia tahnoja.
"Aloitimme laitteen latausjakson ja huomasimme, että se ei kuole", kertoi tutkimuksen johtaja Reginald Penner. "Mutta toistaiseksi emme ymmärrä tämän mekanismia."
Uuden tekniikan mukaan kultaista nanolankaa käytetään paristojen luomiseen, koko ei ole paksumpi kuin bakteeri, peitetty mangaanioksidilla ja suojattu kerroksella elektrolyyttitahnaa. Tahna on vuorovaikutuksessa oksidipinnoitteen kanssa korroosion estämiseksi. Mitä pidempi nanolanka on, sitä suurempi on pinta-ala ja sitä enemmän varausta se voi pitää. Muut tutkijat ovat kokeilleet nanojohtoja pitkään, mutta toisin kuin ne, Irvinen yliopiston tutkijat ehdottivat ensimmäisinä suojaavan pastan käyttöä.
”Tahna tekee paljon enemmän kuin vain pitää johdot yhdessä. Se näyttää tekevän metallioksidista pehmeämmän ja kestävämmän halkeilua vastaan ”, Penner sanoi.
Tämä tekniikka lupaa pidentää kulutuselektroniikan akunkestoa 400 kertaa, mutta toistaiseksi testialusta ei ole oikea akku. Paristoissa on anodi, jonka kautta sähkövirta pääsee järjestelmään, ja katodi, jonka kautta se poistuu. Sen sijaan tutkijat sitoivat yhteen kaksi katodia, jotka korvaavat toisiaan latauksen aikana. Katodien vaihtamisen jatkuva sykli tekee siitä ihanteellisen järjestelmän useiden latausten testaamiseen.
Penner sanoo, että se on kuin jatkuva veden kaataminen kupillisesta toiseen ja takaisin. Useiden satojen kaatamissyklien jälkeen osa vedestä kaadetaan yleensä ulos, mikä vähentää "varausta". Mutta kun kaadetaan vettä "kuppien" väliin 200 tuhatta kertaa, Pennerin järjestelmä menettää vain noin 5 prosenttia.
Mainosvideo:
Huolimatta siitä, että tässä kokeessa on käytetty pieniä määriä kultaa, se voi tehdä tällaisten paristojen tuotannosta kallista. Penner ehdottaa, että kullan sijaan voitaisiin käyttää yleisempää metallia, kuten nikkeliä.
Sergey Lukavsky