Toyota innostui Aallon materiaalitutkimuksesta

Professori Maarit Karppisen tutkimusryhmä kehittää autojätille parempia akkumateriaaleja atomikerroskasvatuksen avulla.
ald_aalto_university_school_of_chemical_technology_photo_mikko_raskinen_fi.jpg

Autojätti löysi Aalto-yliopiston ja Maarit Karppisen tutkimusryhmän suosituksen perusteella.

”He ostivat atomikerroskasvatukseen tarvittavan reaktorin suomalaiselta Picosunilta, joka osasi kertoa meiltä löytyvän heidän kaipaamansa tutkimusosaamista”, Karppisen ryhmässä työskentelevä tohtorikoulutettava Mikko Nisula kertaa yhteistyön alkua.

"On hienoa, että kansainvälinen autojätti pystyy käytännössä hyödyntämään tekemäämme pitkäjänteistä perustutkimusta kanssa. Yhteistyö on sujunut mallikkaasti", professori Karppinen kiittelee.

Ohuen ohuita kalvoja

Atomikerroskasvatus, ALD, on Suomessa patentoitu menetelmä, jonka avulla on mahdollistaa valmistaa ohuen ohuita, hyvälaatuisia kalvoja jopa atomikerroksen tarkkuudella. Toyotan ja Aallon projektissa ALD:tä hyödynnetään turvallisempien litiumioniakkujen valmistamisessa. Tavoitteena on pystyä korvaamaan normaalisti käytettävä nestemäinen, syttymisherkkä elektrolyytti kiinteän olomuodon elektrolyytillä.

”Akku muodostuu kolmesta osasta: positiivisesta elektrodista, negatiivisesta elektrodista ja niiden välissä olevasta elektrolyytistä, joka on yleensä orgaaniseen nesteeseen liuotettua litiumsuolaa. Nämä liuokset ovat hyvin syttymisherkkiä, eli jos jokin menee pieleen, ne voivat todella roihahtaa. Lisäksi tavalliset liuosmaiset elektrolyytit hajoavat akkua käytettäessä, jolloin elektrodien pinnalle muodostuu passivoiva kerros, joka heikentää akun toimintaa ja lyhentää sen elinikää”,  Mikko Nisula selittää.

Kiinteän olomuodon elektrolyytti on stabiili, mutta senkin käyttöön liittyy ongelma. Passivoiva kerros muodostuu myös kiinteän olomuodon elektrolyyteillä, ja kerros on usein niin paksu, että akkua voi käyttää vain hyvin pienellä teholla.

”Meidän ideamme on päällystää positiivisen elektrodin partikkelit sopivalla materiaalilla atomikerroskasvatusmenetelmää hyödyntäen niin, että niiden päälle muodostuu parin nanometrin suojaava kerros, joka estää elektrodin reagoimisen elektrolyytin kanssa mutta sallii silti litiumionien kulkeutumisen”, Mikko Nisula kuvailee tutkimusprojektin ideaa.

Toyotan kaltaiselle yritykselle turvalliset ja toimivat akut ovat elintärkeitä.

Haastavinta työssä on Nisulan mukaan riittävän tasalaatuisen suojakerroksen valmistaminen. Vuoden kestävän projektin tavoite on osoittaa, että idea toimii käytännössä. Toyotan kaltaiselle yritykselle turvalliset ja toimivat akut ovat elintärkeitä.

”Liikenneonnettomuudessa syttymisherkkä akku voi olla suuri riski”, Mikko Nisula vielä muistuttaa.

”Toimiessaan ideamme pidentää myös akkujen käyttöikää.  Sähköautoissa akku muodostaa ison osan hinnasta, joten etenkin niissä pitkäikäisempi akku merkitsisi suurta säästöä.” 

Lisätietoja:

Tohtorikoulutettava Mikko Nisula, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu, kemian laitos
[email protected]

Professori Maarit Karppinen, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu, kemian laitos
[email protected]

 

Teksti Minna Hölttä, kuvat Mikko Raskinen

Lisää tästä aiheesta

Kansikuvat Verma ja Lee
Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Hyvää suunnittelua vauvasta vaariin

Aalto ARTSin elokuun väittelijät ratkaisevat ongelmia eri käyttäjäryhmät huomioonottavilla suunnittelumetodeilla.
Mika Juuti studied the use of machine learning in information security for his dissertation.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tietoturvatutkijan täytyy osata ennakoida hyökkääjän seuraava askel

Tohtorikoulutettava Mika Juuti keskittyi väitöskirjassaan koneoppimisen hyödyntämiseen tietoturvajärjestelmissä.
Photoactive rod-like virus bundle schematic
Tiedotteet, Tutkimus ja taide, Yliopisto Julkaistu:

Virukset ja väriaineet voidaan valjastaa vedenpuhdistukseen

Aalto-yliopiston tutkijat kehittivät uuden tavan luoda viruspohjaisia materiaaleja. Tulevaisuudessa niitä voidaan hyödyntää muun muassa nanolääketieteessä ja ympäristöteknologiassa.
Kuva: Sanna Lehto
Yhteistyö, Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Miten katkaista haavoittuvaisuusketju

Claudia Garduño ja AaltoLAB Mexico selvittivät, kuinka empatian, tiiviin kuuntelemisen ja muotoiluajattelun avulla voidaan löytää alkuperäisyhteisön keskeisimmät ongelmat.
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu