Tutkin, voisivatko natriumioniakut mullistaa energiavarastoinnin

Meillä tutkitaan -sarjassa Kokkolan yliopistokeskus Chydeniuksen tutkijat kertovat ajankohtaisesta tutkimuksestaan.

Jere Leinonen on väitöskirjatutkija Oulun yliopiston kestävän kemian tutkimusyksikössä Kokkolan yliopistokeskus Chydeniuksessa.

Litiumioniakkujen haasteet ja kriittiset raaka-aineet

Litiumioniakkuja käytetään laajasti esimerkiksi puhelimissa, kodinkoneissa ja sähköautoissa. Yksi suurimmista ongelmista on, että akkujen valmistuksessa käytetään metalleja kuten litiumia, nikkeliä, kobolttia ja kuparia, joiden saatavuus on rajallinen ja maantieteellisesti keskittynyt. Tutkimuksessamme pyrimme korvaamaan näistä metalleista koostuvat materiaalit ympäristöystävällisemmillä, helpommin saatavilla olevilla, korkeamman suorituskyvyn omaavilla ja halvemmilla vaihtoehdoilla edistäen kestävää kehitystä.

Tutkimus keskittyy natriumioniakkumateriaalien synteesimenetelmiin, uusien ympäristöystävällisten materiaalien kehittämiseen, materiaalien suorituskyvyn optimointiin, kierrätykseen, sivuvirtojen hyödyntämiseen ja akkukennojen suorituskyvyn parantamiseen. Tutkimuksessamme keskitymme erityisesti materiaaleihin, joissa arvokkaat metallit kuten litium ja koboltti on korvattu natriumilla, raudalla ja mangaanilla. Teemme kansainvälistä yhteistyötä materiaalikehitykseen liittyen useiden tutkimusryhmien kanssa.

Natriumioniakut – lupaava vaihtoehto

Natriumioniakkujen kaupallinen onnistuminen voisi laskea akkujen ja niitä sisältävien tuotteiden hintoja edullisempien raaka-aineiden ansiosta. Samalla se voisi vähentää tarvetta koboltin, nikkelin ja litiumin kaivostoiminnalle säästäen luonnonvaroja. Mahdollisesti jo seuraavalla vuosikymmenellä natriumioniakut voivat korvata litiumioniakkuja tietyissä käyttökohteissa, kuten paikallaan olevissa energiavarastoissa ja lyhyen kantaman sähköisissä kulkuneuvoissa.

Metallit ja energia ovat äärimmäisen tärkeitä luonnonvaroja nyt ja tulevaisuudessa, ja niiden saatavuuden turvaaminen on keskeinen osa sekä globaalia geopolitiikkaa, että Suomen huoltovarmuutta. Vaihtoehtoiset teknologiat, jotka käyttävät vähemmän kriittisiä raaka-aineita, vähentävät riippuvuutta tuottajamaista ja arvokkaita raaka-aineita säästyy käyttökohteisiin, joissa niitä ei voida korvata. Akkuteknologioiden kehittyminen tehostaa epäsäännöllisesti sähköenergiaa tuottavien uusiutuvien energialähteiden, kuten aurinko- ja tuulivoiman varastointia ja siten tukee kestävää kehitystä.

Kemistin työpäivä

Työni kemistinä koostuu erilaisista kokeista laboratoriossa, joiden pohjalta kirjoitan tutkimusartikkeleita. Toimenkuvaani kuuluu esimerkiksi saostuskokeita, näytteiden valmistelua, uunituksia, akkukennojen kasaamista, mittauksia sekä kaiken tehdyn kirjaamista muistiin. Kirjoitustyössä luen aiempia julkaisuja aiheeseen liittyen, laadin taulukoita ja piirrän mittauksien pohjalta erilaisia kuvaajia. Työpäiviin sisältyy myös palavereita, siivousta, tiskausta, ajattelua, esityksiä, analyysitulosten tulkintaa, muiden tutkijoiden kanssa keskustelua sekä sähköpostien lähettämistä ja niihin vastaamista.