Kuvittele akku, jota voidaan ladata vuosikymmenien ajan. Ei enää päästä eroon matkapuhelimista akun heikentymisen vuoksi. Ei enää kaatopaikkoja, joissa on litiumioniakkuja.
Tämä on yksi askel lähemmäksi todellisuutta Kalifornian yliopiston Irvine-yliopiston tutkijoiden työn ansiosta.
Löytö, joka voi johtaa erittäin pitkäikäisiin akkuihin, tapahtui epäsuotuisasti. Yliopiston kemian laitoksen puheenjohtajan Reginald Pennerin johdolla toiminut tutkijaryhmä oli tutkinut nanorajoja, pieniä johtavia johtoja, jotka osoittavat suuria lupauksia käytettäväksi paristoissa. Ongelmana on, että nanojohdot ovat herkkiä ja yleensä alkavat hankaa ja halkeilla tietyn määrän latausjaksoja.
Eräänä päivänä Pennerin laboratoriossa toiminut tohtorikoulutettava Mya Le Thai päätti mielialasta vaihtaa nanojohdinkokoonpanoa ympäröivä nestemäinen elektrolyytti geeliversiona.
"Hän alkoi kiertää näitä geelikondensaattoreita, ja silloin saimme yllätyksen", Penner muistelee. "Hän sanoi, " tämä asia on pyörällyt 10000 pyöräilyä ja se jatkuu edelleen. " Hän palasi muutamaa päivää myöhemmin ja sanoi, että "se on pyöräillään 30000 pyöräilyä". Se jatkui kuukauden ajan. ”
Joukkue tajusi, että heillä oli jotain erityistä käsissään. Vaikka he eivät vieläkään ole varmoja siitä, miksi geelielektrolyytin käyttö näyttää estävän nanojohtojen hajoamisen, heillä on hypoteesi. Geeli, Penner selittää, on suunnilleen yhtä paksu kuin maapähkinävoi. Nanolangat, jotka ovat satoja kertoja ohuempia kuin ihmisen hiukset ja jotka on valmistettu mangaanioksidista, ovat 80 prosenttia huokoisia. Ajan myötä paksu geeli imee hitaasti nanojohtojen huokosiin ja tekee niistä pehmeämmät. Tämä pehmeys vähentää niiden haurautta.
"5000 jakson jälkeen normaalilla nesteellä [nanojohdot] alkavat katketa", Penner sanoo. Ja sitten ne alkavat pudota. Mikään niistä ei tapahdu geelissä. ”
Tällä hetkellä ryhmä pyrkii testaamaan tämän hypoteesin. Jos se on oikein, he jatkavat kokeilua erityyppisten materiaalien ja geelien kanssa nähdäkseen, mikä toimii parhaiten. Jos työ viivästyy, geelillä käärityt nanojohdot voivat lopulta olla osa erittäin kestäviä akkuja. Tämä on todennäköisesti useita vuosia tiellä, Penner sanoo, vaikka hän onkin lähettänyt puheluita yrityksiltä, jotka ovat kiinnostuneita laboratorionsa luomisesta.
"Suuri kuva on, että siellä voi olla hyvin yksinkertainen tapa stabiloida tutkittavan tyyppisiä nanojohtoja", Penner sanoo. "Jos tämä osoittautuu yleensä totta, se olisi suuri edistysaskel yhteisölle."
Koska suurimman osan kotitalouselektroniikan elinkaareista on rajoitettu akun käyttöiän lisäksi, pari vuotta kestänyt paristo voi helposti kuluttaa sen käyttämän laitteen.
"Jos saisit 100 000 jaksoa litium-ioni-akusta, se saattaa tarkoittaa, että sinun ei tarvitse koskaan ostaa kahta niistä", Penner sanoo. "Puhumme 20 vuoden elinajasta, ehkä jopa pidemmästä."
