Kiinalaisen akkuvalmistajan HiNan kehittämä ja laajasti käytetty natriumioniakku on saavuttanut samoja laatu- ja suorituskyvyn tasoja kuin mittapuuna pidetty Teslan litiumioniakku. Tulosten mukaan natriumioniteknologiasta voisi tulla tulevaisuudessa edullisempi vaihtoehto sähköautoihin ja suuriin energiavarastointijärjestelmiin. Tutkimusartikkeli on julkaistu Cell Reports Physical Science -julkaisussa. Asiasta uutisoi ScienceDaily.

Tutkijat arvioivat HiNa-akkua tutkimalla 120 natriumionikennoa impedanssispektroskopian avulla. Menetelmä on rikkomaton mittaustapa, jolla voidaan arvioida akkujen tasalaatuisuutta.

Akkukennot testattiin erilaisissa todellisia käyttöolosuhteita vastaavissa tilanteissa. Suorituskykyä mitattiin eri virtatasoilla ja lämpötiloissa, jotka vaihtelivat −20 celsiusasteesta 45 asteeseen. Lisäksi tutkijat käyttivät röntgenkuvausta akkujen sisäisen rakenteen tutkimiseen ennen niiden purkamista. Purkamisen jälkeen analysoitiin elektrodien mittoja, materiaalikoostumusta ja mikroskooppisia rakennepiirteitä.

Yksi merkittävistä havainnoista oli akun kielekkeetön kaksinkertainen alumiininen virrankeräinrakenne. Ratkaisu vähentää sähköistä vastusta ja tasaa lämpötilan jakautumista kennon sisällä. Tutkijoiden mukaan rakenne muistuttaa läheisesti Teslan nykyisissä akuissa käytettävää arkkitehtuuria.

”Yllätyimme myönteisesti siitä, kuinka tasalaatuisia kennot ovat”, Saksan RWTH Aachenin yliopiston akkututkija Moritz Schütte sanoo.

Myönteisistä tuloksista huolimatta tutkijat tunnistivat useita alueita, joilla natriumioniakku jää edelleen jälkeen johtavista litiumioniteknologioista.

”Suuren tehon suorituskyky oli parempi kuin varhaisen kaupallisen natriumionituotteen kohdalla olisi voinut odottaa”, Schütte sanoo.

”Käyttökohteissa, jotka edellyttävät toistuvaa lataamista matalissa ympäristön lämpötiloissa, asianmukainen lämmönhallinta tai käyttöstrategiat ovat kuitenkin tärkeitä, koska kylmässä lataaminen on edelleen selkeä heikkous.”

Koska natriumia on huomattavasti enemmän saatavilla kuin litiumia, valmistajat voisivat mahdollisesti alentaa raaka-ainekustannuksia ja samalla vähentää toimitusketjuihin liittyviä pitkän aikavälin riskejä.

”Nykyisten kaupallisten natriumionikennojen energiatiheys on kuitenkin yleensä alhaisempi kuin parhaiden litiumionikennojen, ja teknologia on kokonaisuutena vähemmän kypsä”, Schütte sanoo.

Tutkijat aikovat seuraavaksi keskittyä parantamaan latausominaisuuksia matalissa lämpötiloissa tavoitteenaan mahdollistaa turvallisempi ja tehokkaampi lataus alle nollan celsiusasteen lämpötiloissa.