Åbo Akademissa kehitetään ympäristöä säästäviä uuden sukupolven akkuja, joissa käytetään litiumin sijaan natriumia. Akut on tarkoitus valmistaa 3d-tulostamalla.
Monitieteinen Sustec-hanke yhdistää uusiutuvat materiaalit, tulostuksen ja korkealämpötekniikan. Hanketta koordinoi yliopiston prosessikemian keskus.
Akut koostuvat kahdesta elektrodista, positiivisesti varautuneesta katodista ja negatiivisesti varautuneesta anodista. Niiden välissä on elektrolyytti, joka tavallisesti on suoloja sisältävää nestettä.
Turkulaisten suunnittelemissa akuissa katodin sisältämä litium korvataan natriumilla ja sen lisäksi anodin grafiitti puupohjaisella hiilipitoisella aineella.
Akkuun tulee kiinteä elektrolyytti, johon elektrodit integroidaan. Ionien siirtyminen anodin ja katodin välillä tapahtuu nimenomaan elektrolyytissä.
Huokoinen materiaali, jossa natriumionit siirtyvät tehokkaasti, saadaan aikaan pyrolyysin eli kuivatislauksen avulla.
”Tämä hanke on sikäli ainutlaatuinen, että pyrimme käyttämään biopohjaisia materiaaleja, joilla saataisiin kiinteään elektrolyyttiin oikeanlaiset ominaisuudet”, kertoo Åbo Akademin uusiutuvien materiaalien kemian professori Chunlin Xu.
Päämääränä ympäristöllinen kestävyys
Tutkijoiden tavoitteena on, että tulevaisuudessa 3d-tulostuksella voidaan valmistaa käyttövalmiita akkuja.
”Natriumakun energiatiheys on hieman pienempi kuin litiumakun, joten emme odota uuden sukupolven akuilta entistä suurempaa tehokkuutta”, sanoo analyyttisen kemian professori Johan Bobacka.
”Meidän johtoajatuksenamme on tehdä akuista ekologisesti aiempaa kestävämpiä. Hanke on merkittävä lisä maailmanlaajuiseen uniikkeja ratkaisuja etsivään tutkimukseen ja uusi, tärkeä akkututkimuksen avaus Åbo Akademissa.”
Natriumia on runsaasti luonnossa, esimerkiksi merivedessä. Litium ja grafiitin eri muodot ovat sen sijaan rajallisia resursseja, joita louhitaan kaivoksista.
Uusiutuvan energian käytön lisääntyessä ja yhteiskunnan sähköistyessä sähköenergian varastointiin tarkoitettujen akkujen tarve on valtava. Uudenlaiset akkuideat ovat tarpeen, jotta maaperän mineraalivaroja ei käytettäisi loppuun.
Jane ja Aatos Erkon säätiö rahoittaa nelivuotista Sustec-hanketta miljoonalla eurolla.
(Kuvituskuva Adobe Stock) Uuden sukupolven natriumakkuja voitaisiin hyödyntää muun muassa energiavarastoina.
