Litium-ioniakut ovat jo löytäneet paikkansa muun muassa kulutuselektroniikassa. Tulevaisuudessa akuilta vaaditaan kuitenkin yhä korkeampia energia- ja tehotiheyksiä, pitempää käyttöikää ja parempaa turvallisuutta, kun sähköajoneuvot yleistyvät ja uusiutuvan energian tuotantomäärät kasvavat.

Tommi Karhunen käytti tutkimuksessaan aerosolitekniikkaa, jonka menetelmät soveltuvat erityisen hyvin nanohiukkasten tuottoon yksinkertaisuutensa ja tuotteiden puhtauden vuoksi. Niillä saadaan myös helposti hallittua tuotettujen hiukkasten ominaisuuksia kuten kokoa, muotoa, koostumusta ja kiteisyyttä.

Tällaisia aerosolitekniikoilla tuotettuja hiukkasia käytetään jo kaupallisissa tuotteissa esimerkiksi väriaineissa, katalyyteissä, sensoreissa, ja uusiutuvan energian sovelluksissa.

Litium-ioniakkuihin soveltuvien nanomateriaalien osalta Karhunen pitää lupaavimpana litiumtitanaatti- ja litiumrautafosfaatti-nanomateriaaleja, jotka voivat muodostaa elektrodiparin seuraavan sukupolven litium-ioniakkuihin.

Tällaiset akut voisivat kestää kymmeniä tuhansia lataus- ja purkusyklejä ja ne voitaisiin ladata ja purkaa minuuteissa. Sovelluskohteita voisivat olla esimerkiksi nopeaa latausta vaativat sähköbussit, työkoneet ja sähköautot sekä pitkää käyttöikää vaativa uusiutuvan energian varastointi.

MPhys Tommi Karhusen väitöstutkimus tarkastetaan Itä-Suomen yliopistossa 16.8.2016.

Kuva: Scanstockphoto