Natriumioniakku lähestyy litiumakkujen tasoa, mutta kylmälataus hidastaa kehitystä

Kiinalaisen HiNan kehittämä natriumioniakku on tutkimustulosten perusteella noussut laadussa ja suorituskyvyssä lähelle vertailukohtana käytettyä Teslan litiumioniakkua. Teknologiaa pidetään kiinnostavana erityisesti siksi, että natriumia on runsaammin saatavilla kuin litiumia, mikä voisi tulevaisuudessa alentaa raaka-ainekustannuksia ja vähentää toimitusketjuihin liittyviä riskejä sähköautoissa ja suurissa energiavarastoissa.

Kennoja tutkittiin laajasti

Tutkimuksessa arvioitiin 120 natriumionikennoa impedanssispektroskopialla, joka on rikkomaton mittausmenetelmä kennojen tasalaatuisuuden arviointiin. Kennoja testattiin erilaisilla virtatasoilla ja lämpötiloissa, jotka vaihtelivat −20 celsiusasteesta 45 asteeseen. Tutkimusartikkeli on julkaistu Cell Reports Physical Science -julkaisussa, ja asiasta uutisoi ScienceDaily.

Tutkijat selvittivät akkujen sisäistä rakennetta myös röntgenkuvauksella ennen kennojen purkamista. Purkamisen jälkeen tarkasteltiin elektrodien mittoja, materiaalikoostumusta ja mikroskooppisia rakennepiirteitä. Näin tutkijat pystyivät yhdistämään suorituskykymittaukset havaintoihin kennojen rakenteesta ja valmistuksen tasalaatuisuudesta.

Yksi keskeinen havainto oli kielekkeetön kaksinkertainen alumiininen virrankeräinrakenne. Sen arvioidaan vähentävän sähköistä vastusta ja tasaavan lämpötilan jakautumista kennon sisällä. Tutkijoiden mukaan ratkaisu muistuttaa läheisesti Teslan nykyisissä akuissa käytettävää arkkitehtuuria.

Tulokset olivat lupaavia

Saksan RWTH Aachenin yliopiston akkututkija Moritz Schütte kuvasi kennojen tasalaatuisuutta myönteiseksi yllätykseksi. Hänen mukaansa myös suuren tehon suorituskyky oli parempi kuin varhaiselta kaupalliselta natriumionituotteelta olisi voinut odottaa.

Tulokset eivät kuitenkaan tarkoita, että natriumioniakku olisi valmis syrjäyttämään litiumioniakut. Tutkijat tunnistivat edelleen useita alueita, joilla teknologia on jäljessä johtavista litiumioniratkaisuista.

Kylmälataus jää heikkoudeksi

Merkittävä rajoite liittyy kylmissä olosuhteissa lataamiseen. Schütten mukaan sovelluksissa, joissa akkua ladataan toistuvasti matalissa ympäristön lämpötiloissa, tarvitaan asianmukaista lämmönhallintaa tai käyttöstrategioita, koska kylmälataus on edelleen selkeä heikkous.

Lisäksi nykyisten kaupallisten natriumionikennojen energiatiheys on yleensä alhaisempi kuin parhaiden litiumionikennojen. Schütten mukaan teknologia on kokonaisuutena myös vähemmän kypsä. Tutkijoiden seuraava painopiste on latausominaisuuksien parantaminen matalissa lämpötiloissa.