Akkulaboratorion käyttöönotto: Kierrätetyn piin käyttäminen akkumateriaalina
Sähköistymisen kasvaessa herää useita kysymyksiä, kuten mistä sähkö tulee ja mitä vaaditaan sen tuottamiseen. Yleisiä kysymyksiä laitteita suunniteltaessa ovat muun muassa mistä koostuu akku, paristo tai kenno? Mitä tarvitaan, jotta sähkövirta alkaa kulkemaan laitteessa? Voiko tässä jotenkin hyödyntää kierrätettäviä materiaaleja, ja ennen kaikkea, onko tämä kuinka turvallista ja kestävää?
Tähän kokonaisuuteen pyritään löytää ratkaisuja kansainvälisesti, mutta ennen kaikkea paikallisesti täällä Centriassa. Talonpojankadulla Centrian kellarissa, hieman piilossa lähellä opetuslaboratoriota, on pieni koppi nimeltä akkulaboratorio, missä pyrimme löytämään ratkaisuja ongelmiin. (Mahdollisesti luomaan ongelmia, mutta pääsääntöisesti ratkaisemaan niitä.)
Akkulaboratoriossa pystymme tutkimaan paristoissa käytettävien materiaalien ominaisuuksia. Tästä hyvänä esimerkkinä toimii pii. Pii on tällä hetkellä erittäin lupaava akkumateriaali sen sähkökemiallisten ominaisuuksien vuoksi. Verrattuna perinteiseen hiilipohjaiseen grafiittiin pii omaa korkeamman ominaiskapasiteetin, mikä käytännössä tarkoittaa suurempaa määrää akun varastoitunutta energiaa. Tämän vuoksi yhdistämällä piitä perinteisen grafiitin kanssa, voimme mahdollisesti luoda kevyempiä sekä energiatiheämpiä akkuja.
Kierrätetyt materiaalit
Itsessään akkumateriaaleja saadaan muun muassa syntetisoimalla fossiilisista materiaaleista tai louhimalla mineraaleja: litium, rauta, mangaani sekä titaani. Tämän jälkeen materiaalit jalostetaan erittäin tiukkojen kriteerien perusteella, sillä pienetkin määrät epäpuhtauksia voivat aiheuttaa haasteita pariston käytössä. Esimerkiksi akkulaboratorioissa sekä akkuja valmistavissa tehtaissa ilmankosteus on yksi suuri haittatekijä. Ilmankostetutta tulee hallita sekä seurata tarkasti akkulaboratorioissa, missä ilmankosteuden tulee olla lähes nolla, eli lähes täysin kuiva.
Toinen vaihtoehto jalostaa akkujen materiaalia on käsitellä biopohjaisia materiaaleja kemiallisesti, tästä esimerkkinä toimii käytetty mäski. Käytetty mäski sisältää sovellettavin määrin piitä, jota voidaan jalostaa akkumateriaaliksi. Tämä on yksi tutkimuksen kohde Centriassa, missä biopohjaiset materiaalit pyritään saamaan kiertoon mahdollisimman hyvin niiden elinkaaren aikana. Alustavat tulokset ovat lupaavia, ja pyrimme tänä vuonna tekemään ensimmäisen biomateriaalia hyödyntävän nappikennon. Tässä vaiheessa voimme jo paljastaa, että työtä on tehtävä vielä paljon onnistuneeseen nappikennoon, mutta olemme lupaavalla tiellä.
Yhteistyön merkitys
Ilman erilaisia yhteisöjä emme pysty mitenkään tutkimaan kaikkea akkumateriaaleihin liittyen. Tämän olemme oppineet kantapään kautta TKI-kehittäjien ja asiantuntijoiden kanssa, mutta erittäin hyvien yhteistyöverkostojen kautta olemme löytäneet aina ratkaisut ongelmiin. Tästä kiitokset kuuluvat hyville yhteistyökumppaneille, joiden avulla olemme saaneet kehitettyä akkulaboratorion toimintaa tehokkaammaksi. Käppyrät ja kuvaajat ovat alkaneet näyttämään muiltakin kuin pisteiltä jonossa, mikä on synnyttänyt uusia tutkimusideoita.
Kokonaisuudessaan akkumateriaalien tutkimus tulee tulevaisuudessa olemaan erittäin tärkeässä roolissa, kun kriittiset toiminnot yhteiskunnassa, infra sekä tietojärjestelmät vaativat uusia, luovempia ja kestävämpiä ratkaisuja. EU on linjannut akkututkimuksen kriittiseksi aihealueeksi, jonka riippuvaisuutta Kiinasta on saatava pienennettyä. Tässä onkin meille Euroopassa yhteinen polku eteenpäin, ja siitä tulemme varmasti jakamaan enemmän tietoa lähitulevaisuudessa.
Eemeli Seppänen
TKI-asiantuntija