Uusien nanokomposiittimateriaalien kehitys Li-ioniakkuja varten

Lehdistötiedote

Suomen Luonnonvarainsäätiö on rahoittanut ”Uusien nanokomposiittimateriaalien kehitys Li‐ioni akkuja varten” –hanketta 2012‐2014. Hankkeessa kehitettiin menetelmä, joka hyödyntää kaivannaisteollisuuden jäteaineita uusien materiaalien lähtöaineina. Hankkeessa osoitettiin, että teollisuuden sivuvirrat voivat tulevaisuudessa olla arvokkaita lähtöaineita nanomateriaali teollisuudessa. Lisäksi kehitetyllä menetelmällä pystytään korvaamaan kalliita tuontiraaka‐aineita edullisemmilla kotimaisilla vaihtoehdoilla. Menetelmä perustuu aerosolitekniikkaan ja sillä pystytään tuottamaan räätälöityjä nanokomposiittimateriaaleja (esim. LiFePO4/C, LiCoO2, Li4Ti5O12/Ag) muun muassa Li‐akku sovelluksiin.

Kehitetyllä aerosolisynteesimenetelmällä voidaan tuottaa nanohiukkasia, joiden kokoa, pintarakennetta ja koostumusta voidaan hallita muita menetelmiä paremmin. LiFePO4 lisäksi kokeissa tuotettiin sekä puhdasta että hopea‐doupattua Li4Ti5O12 nanohiukkasia liekkisumupyrolyysillä (FSP, Flame Spray Pyrolysis). Näiden tuotettujen hiukkasten sähkökemialliset ominaisuudet ovat hyvät. Esimerkiksi hopea‐doupatun Li4Ti5O12 ominaiskapasiteetti oli testeissä selvästi kaupallisia tuotteita korkeampi, mikä havaittiin erityisesti korkeilla virran arvoilla (10 coulombia). Tämä tarkoittaa sitä, että akun latausaika on huomattavasti lyhyempi hankkeessa tuotetulla Li4Ti5O12 kuin vastaavalla kaupallisella materiaalilla.

Hanke päättyi 31.12.2014, mutta tutkimusta tullaan jatkamaan. Teollisuuden sivuvirtojen ja jätteiden hyödyntämistä nanohiukkasten valmistuksessa tullaan laajentamaan myös muihin materiaaleihin. Teollisten sivuvirtojen tehokkaammalla hyödyntämisellä saadaan merkittävää lisäarvoa, mikä edistää teollisuuden kilpailukykyä ja luonnonvarojen kestävää käyttöä osana jatkojalostuksen arvoketjua. Samalla voidaan myös alentaa merkittävästi tuotettavien uusien materiaalien kustannuksia.