Litiumakkumateriaalit nykyään ja tulevaisuudessa
Hannula, Rafael (2020)
2020
Tekniikan ja luonnontieteiden kandidaattiohjelma - Degree Programme in Engineering and Natural Sciences, BSc (Tech)
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-01-17
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202001101183
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202001101183
Tiivistelmä
Työssä käydään läpi nykypäivän ja tulevaisuuden akkumateriaaleja. Kirjallisuuskatsaus on ajankohtainen, sillä akkuteollisuus elää parhaillaan murrosta kohti suurempia ja halvempia energianvarastointiyksiköitä.
Nykyiset kaupalliset akut käyttävät pääosin transitiometallioksidikatodia (TMO) ja grafiittianodia, joka on vakaa, mutta suhteellisen energialöyhä yhdistelmä. TMO-kemioiden energiatiheydet alkavat olla melko lähellä niiden teoreettisia ylärajoja, ja niinpä merkittävimmät kehityskohteet liittyvät pitkäikäisyyteen sekä edullisempien materiaalien ja valmistusprosessien kehittämiseen.
Tulevaisuuden potentiaalisia akkumateriaaleja ovat muun muassa rikki ja pii. Nämä aineet kokevat reaktiosyklin aikana suuria tilavuudenmuutoksia (100%+), mikä altistaa akkua tuhoaville reaktioille. Passivointiin käytetään nanorakenteita, jotka sinänsä ovat lupaavia, mutta tällä hetkellä kalliita valmistaa.
Työn lopussa käsitellään akkujen kysyntänäkymiä sekä raaka-ainevarojen riittävyyttä. Laskelmat osoittavat, että suhteellisen kannattavasti jalostettavissa olevia esiintymiä riittää luultavasti vähintään 30 vuodeksi, mikä antaa melko turvallisen aikapuskurin uusien energianvarastointimenetelmien ja akkukemioiden kehittelylle.
Nykyiset kaupalliset akut käyttävät pääosin transitiometallioksidikatodia (TMO) ja grafiittianodia, joka on vakaa, mutta suhteellisen energialöyhä yhdistelmä. TMO-kemioiden energiatiheydet alkavat olla melko lähellä niiden teoreettisia ylärajoja, ja niinpä merkittävimmät kehityskohteet liittyvät pitkäikäisyyteen sekä edullisempien materiaalien ja valmistusprosessien kehittämiseen.
Tulevaisuuden potentiaalisia akkumateriaaleja ovat muun muassa rikki ja pii. Nämä aineet kokevat reaktiosyklin aikana suuria tilavuudenmuutoksia (100%+), mikä altistaa akkua tuhoaville reaktioille. Passivointiin käytetään nanorakenteita, jotka sinänsä ovat lupaavia, mutta tällä hetkellä kalliita valmistaa.
Työn lopussa käsitellään akkujen kysyntänäkymiä sekä raaka-ainevarojen riittävyyttä. Laskelmat osoittavat, että suhteellisen kannattavasti jalostettavissa olevia esiintymiä riittää luultavasti vähintään 30 vuodeksi, mikä antaa melko turvallisen aikapuskurin uusien energianvarastointimenetelmien ja akkukemioiden kehittelylle.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [10830]