Tuulilasi

Pii halutaan korvata maatalousjätteellä – suomalaistutkimuksessa kehitetään uuden sukupolven akkutekniikkaa

Pii halutaan korvata maatalousjätteellä – suomalaistutkimuksessa kehitetään uuden sukupolven akkutekniikkaa

Liikenteen siirtyminen päästöttömiin energiamuotoihin vaatii erityistä energian varastointitekniikkaa.
Teksti TL-verkkotoimitus
Kuvat Jupiterimages, Kuvapörssi Oy
Mainos

Yhtenä potentiaalisimpana sähköenergian varastointimenetelmänä pidetään litiumioniakkuja. Scientific Reports -lehdessä julkaistu Itä-Suomen yliopiston tutkimus tuo uutta teknologiaa litiumakkuihin korvaamalla nykyisin anodina käytettävän grafiitin piillä. Piin avulla anodin kapasiteetti voidaan jopa nelinkertaistaa.

Tutkimuksessa selvitettiin sähkökemiallisesti tuotetun nanohuokoisen piin soveltuvuutta litiumioniakkuihin. Yleisen käsityksen mukaan piin toimivuus akuissa edellyttää nanopartikkelien käyttöä, mikä luo omat haasteensa materiaalin tuotettavuuteen, hintaan ja turvallisuuteen.

Yksi nyt julkaistun tutkimuksen merkittävimmistä havainnoista oli, että sopivan huokoisuuden omaavat 10 – 20 µm kokoluokan partikkelit toimivat akuissa parhaiten. Havainto on merkittävä, sillä mikrometriluokan partikkelit ovat helpompia ja turvallisempia käsitellä kuin nanopartikkelit. Tämä on tärkeä seikka muun muassa akkumateriaalien kierrätettävyyttä tarkasteltaessa.

”Tässä tutkimuksessa saimme yhdistettyä nano- ja mikromaailmojen parhaat puolet: nanoulottuvuuden toiminnallisuuden ja mikrotason käsiteltävyyden suorituskyvystä tinkimättä”, kertoo tutkija Timo Ikonen tiedotteessa

”Jo nyt piitä käytetään pieninä määrinä Teslan akuissa lisäämään niiden energiatiheyttä, mutta piin määrän kasvattaminen entisestään on erittäin haastavaa.”

Jatkotutkimuksissa pii yhdistetään pieneen määrään hiilinanoputkia, joiden avulla materiaalin sähkönjohtokyky ja mekaaninen kestävyys paranevat entisestään.

”Nyt meillä on hyvä käsitys niistä materiaaliominaisuuksista, joita edellytetään piin käyttämiseksi laajassa mittaskaalassa litiumioniakuissa.  Tutkimuksessamme käytetty pii on kuitenkin liian kallista kaupalliseen käyttöön ja siksi tutkimmekin parhaillaan vastaavanlaisen materiaalin valmistusta maatalousjätteestä kuten ohran kuorituhkasta”, sanoo professori Vesa-Pekka Lehto.

Sovelletun fysiikan laitos on investoinut vastikään uuteen akkutestauslaitteistoon, jonka avulla akkujen sähkökemiallisia mittauksia voidaan tehdä nyt myös Itä-Suomen yliopistossa. Investointi tukee osaltaan Itä-Suomen yliopiston roolia yhtenä harvoista suomalaisista yliopistoista litiumioniakkujen anodimateriaalien kehittäjänä.

Julkaistu: 31.8.2017