Itä-Suomen yliopistossa Kuopiossa on kehitetty uusi litium-ioni-akkujen materiaalien valmistusmenetelmä. Tutkija Tommi Karhusen mukaan heidän pienhiukkas- ja aerosolitekniikan laboratoriossa on tuotettu litiumtitanaattia ja litiumrautafosfaattia samassa kaasufaasiprosessissa.
Tulevaisuudessa litiumioniakut ovat yleistyneet nopeasti niin kannettavassa elektroniikassa kuin sähköautoissakin niiden suuren energiatiheyden vuoksi. 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, jota Kuopiossa on pystytty tuottamaan samassa kaasufaasiprosessissa.
Valitettavasti uudet materiaalit ovat huonosti sähköä johtavia. Sähkönjohtavuusongelma voidaan kuitenkin ratkaista joko tuottamalla materiaaleja nanokokoisina hiukkasina tai muokkaamalla niiden koostumusta lisäaineilla.
’’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’’, lisää professori Jorma Jokiniemi.
Perinteisiin litium-ioniakkujen materiaaleihin nähden uudet aineet ovat helposti saatavilla ja turvallisia käsitellä sekä hävittää – ennen kaikkea niistä valmistettujen akkujen elinikä on havaittu olevan huomattavasti nykyisiä akkuja pitempi.
Kuopiossa tehdyn tutkimuksen tulokset on julkaistu Journal of Alloys and Compounds -lehdessä, jotaseurataan erityisesti Aasian maissa, joissa pääosa akkumateriaaleista nykyisin tehdään.
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 (Artikkelin luku vaatii lukuoikeudet)
Taustaa:
Suomen litiumin louhintasuunnitelmat, Yle 1.2.2016 (LINKKI)
Varkaudesta jälleen litiumioniakkuja, Uusiteknologia.fi, 30.12.2015 (LINKKI)
Päivitetty linkit ja kuvitusta 13.2.2016