Takaisin

Itä-Suomen yliopiston kehittämä uusien akkumateriaalien valmistusmenetelmä lisää litium-ioniakkujen käyttökohteita merkittävästi

Journal of Alloys and Compounds -lehdessä julkaistu tutkimus avaa uusia mahdollisuuksia sähkön varastointiin. Kyseinen lehti on hyvin arvostettu etenkin Aasian maissa, joissa akkumateriaalien teollista valmistusta pääosin tehdään tällä hetkellä.

Litiumioniakut ovat nopeasti yleistyvä energian varastointimuoto niiden suuren energiatiheyden vuoksi, erityisesti liikuteltavissa sovelluksissa kuten kannettavassa elektroniikassa ja sähköautoissa. Valitettavasti nykyisin Li-ioniakuissa käytössä olevat materiaalit, kuten litiumkobolttioksidi, ovat kalliita sekä hankalia käsitellä ja hävittää. Lisäksi niistä valmistetut akut ovat suhteellisen lyhytikäisiä.

Seuraavan sukupolven akkuihin onkin kehitetty useita vaihtoehtoisia materiaaleja. Yhden lupaavan elektrodiparin muodostavat litiumtitanaatti ja litiumrautafosfaatti. Näiden lähtöaineet ovat helposti saatavilla ja turvallisia käsitellä sekä hävittää – ennen kaikkea niistä valmistettujen akkujen elinikä on havaittu olevan huomattavasti nykyisiä akkuja pitempi. Valitettavasti materiaalit ovat kuitenkin huonosti sähköä johtavia.

Sähkönjohtavuusongelma voidaan ratkaista joko tuottamalla materiaaleja nanokokoisina hiukkasina tai muokkaamalla niiden koostumusta lisäaineilla.

– Olemme Itä-Suomen yliopiston Pienhiukkas- ja Aerosolitekniikan laboratoriossa onnistuneet nyt tekemään litiumtitanaatilla molemmat samassa yksikertaisessa kaasufaasiprosessissa, kertoo tutkija Tommi Karhunen.

– Näistä nanohiukkasista muodostettujen Li-ioniakkujen sähkökemiallinen suorituskyky on ollut erittäin lupaava. Kehitettyjen akkumateriaalien sähkökemiallisia ominaisuuksia on tutkittu yhdessä Oulun yliopiston professori Ulla Lassin tutkimusryhmän kanssa. Merkittävimmät sovellukset ovat nopeaa latausta vaativat sähköbussit, muun muassa Linkker Suomessa, ja korkeaa tehoa tarvitsevat hybridiajoneuvot, työkoneet sekä sähköautot, lisää professori Jorma Jokiniemi.

Lisätietoja:

Tutkija Tommi Karhunen, p. 040 355 2999, tommi.karhunen@uef.fi
Professori Jorma Jokiniemi, p. 040 505 0668, jorma.jokiniemi@uef.fi
 

Tutkimusartikkeli

Karhunen T, Välikangas J, Torvela T, Lähde A, Lassi U, Jokiniemi J. Effect of doping and crystallite size on the electrochemical performance of Li4Ti5O12. Journal of Alloys and Compounds (2016) 659:1342. DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.10.125