AKKUTEKNOLOGIAN KEHITYSNÄKYMIÄ
Lakkala, Olavi (2019)
Lakkala, Olavi
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019121326527
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019121326527
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää, kuinka akkuteknologia kehittyy ja mitä vaikutuksia ja mahdollisuuksia sillä voisi olla kaivostoimintaan. Kaivostoiminnas-sa liikkuvan kaluston muuttaminen akkukäyttöisiksi on iso muutos, jolla on vaikutuksia kaivoksen infrastruktuuriin, investointeihin ja kunnossapitoon. Laajamit-tainen akkujen käyttö tulee vaatimaan akkumateriaalien kierrätyksen järjestämisen ja se on kasvava liiketoiminta-ala kuten on myös akkujen valmistaminen
Työ tehtiin kirjallisuustarkasteluna, perehtymällä akkuteknologian sähkökemialli-seen prosessiin ja sen toimintaan. Työssä käsiteltiin yleisesti käytössä olevia akkuteknologioita, jonka jälkeen tarkasteltiin litiumiin perustuviin akkuihin liittyviä kehitysnäkymiä. Erityisesti nanoselluloosan tarjoamia mahdollisuuksia selvitettiin alan aikakusijulkaisuista.
Uusilta akuilta vaaditaan pientä kokoa, keveyttä, suurta varauskapasiteettia, nopeaa ladattavuutta, suuria hetkittäisiä jännitteitä ja virtoja, pitkäikäisyyttä, turvallisuutta sekä pieniä kustannuksia koko elinkaarelta. Nanoselluloosa tarjoaa uusituvan raaka-aineen, jonka käyttöä on tutkittu separaattorissa ja elektrodeis-sa. Työssä esiteltiin nanoselluloosaan liittyviä tutkimustuloksia ja samalla on kuvattu tekijöitä, jotka vaikuttavat akkujen kapasiteettiin ja vanhenemiseen. Täydellistä tietämystä varausten siirtymisestä elektrolyytin ja elektrodien raja-pinnassa ei ole kuten ei myöskään ionien liikkeistä elektrolyytissä.
Akkuteknologia on laajalti tutkimuksen kohteena, koska autoliikenteen ja säh-köntuotannon päästövaatimukset kiristyvät ilmastonmuutoksen seurauksena. Energiatehokas ja edullinen sähkövarastointitekniikka tulee muuttamaan peli-sääntöjä kestävän, turvallisen ja puhtaan sähköenergian markkinoilla. Nanoselluloosan mahdollisuuksia parantaa akkujen kapasiteettia ja pidentää elinkaarta pitää tutkia lisää. Ensimmäisenä nanoselluloosaa tullaan käyttämään separaattoreiden raaka-aineena. The purpose of this thesis was to find out how secondary battery technology develops and what effects and opportunities it could have on mining industry. Changing moving equipment in mining to battery-powered is a big change that has an impact on mine infrastructure, investment and maintenance. The extensive use of batteries will require the recycling of battery materials and it is a growing business as well as the manufacture of batteries.
The work was carried out as a literature review, studying the electrochemical process of battery technology and its operations. Commonly used secondary battery technologies are presented, followed by a review of the development prospects for lithium-based batteries. The potential of nanocellulose usage as raw material has been explored from scientific publications.
The requirements for the new secondary batteries are small size, light weight, high charge capacity, fast recharging, high voltages and currents, long life cycle, safety and low life cycle costs. Nanocellulose provides a renewable raw material that has been studied in the separator and electrodes. This work presents the results of the research on nanocellulose, while also describing the factors, that influence secondary battery capacity and aging. There is no complete knowledge of electron transfer at the electrolyte-electrode interface, as is the movement of ions in the electrolyte.
Secondary battery technology is being research widely because the emission requirements for car and power generation have become more stringent as the result of the climate change. Energy efficient and affordable electricity storage technology will change the rules of the game in the market for sustainable, safe and clean electricity. The potential of nanocellulose to improve secondary battery capacity and life cycle needs to be further explored. The first nanocellulose will be used as a raw material for separators.
Työ tehtiin kirjallisuustarkasteluna, perehtymällä akkuteknologian sähkökemialli-seen prosessiin ja sen toimintaan. Työssä käsiteltiin yleisesti käytössä olevia akkuteknologioita, jonka jälkeen tarkasteltiin litiumiin perustuviin akkuihin liittyviä kehitysnäkymiä. Erityisesti nanoselluloosan tarjoamia mahdollisuuksia selvitettiin alan aikakusijulkaisuista.
Uusilta akuilta vaaditaan pientä kokoa, keveyttä, suurta varauskapasiteettia, nopeaa ladattavuutta, suuria hetkittäisiä jännitteitä ja virtoja, pitkäikäisyyttä, turvallisuutta sekä pieniä kustannuksia koko elinkaarelta. Nanoselluloosa tarjoaa uusituvan raaka-aineen, jonka käyttöä on tutkittu separaattorissa ja elektrodeis-sa. Työssä esiteltiin nanoselluloosaan liittyviä tutkimustuloksia ja samalla on kuvattu tekijöitä, jotka vaikuttavat akkujen kapasiteettiin ja vanhenemiseen. Täydellistä tietämystä varausten siirtymisestä elektrolyytin ja elektrodien raja-pinnassa ei ole kuten ei myöskään ionien liikkeistä elektrolyytissä.
Akkuteknologia on laajalti tutkimuksen kohteena, koska autoliikenteen ja säh-köntuotannon päästövaatimukset kiristyvät ilmastonmuutoksen seurauksena. Energiatehokas ja edullinen sähkövarastointitekniikka tulee muuttamaan peli-sääntöjä kestävän, turvallisen ja puhtaan sähköenergian markkinoilla. Nanoselluloosan mahdollisuuksia parantaa akkujen kapasiteettia ja pidentää elinkaarta pitää tutkia lisää. Ensimmäisenä nanoselluloosaa tullaan käyttämään separaattoreiden raaka-aineena.
The work was carried out as a literature review, studying the electrochemical process of battery technology and its operations. Commonly used secondary battery technologies are presented, followed by a review of the development prospects for lithium-based batteries. The potential of nanocellulose usage as raw material has been explored from scientific publications.
The requirements for the new secondary batteries are small size, light weight, high charge capacity, fast recharging, high voltages and currents, long life cycle, safety and low life cycle costs. Nanocellulose provides a renewable raw material that has been studied in the separator and electrodes. This work presents the results of the research on nanocellulose, while also describing the factors, that influence secondary battery capacity and aging. There is no complete knowledge of electron transfer at the electrolyte-electrode interface, as is the movement of ions in the electrolyte.
Secondary battery technology is being research widely because the emission requirements for car and power generation have become more stringent as the result of the climate change. Energy efficient and affordable electricity storage technology will change the rules of the game in the market for sustainable, safe and clean electricity. The potential of nanocellulose to improve secondary battery capacity and life cycle needs to be further explored. The first nanocellulose will be used as a raw material for separators.