Geneettisen menetelmän soveltaminen natriumioniakkuihin

Vihreä siirtymä ja kestävän energiainfrastruktuurin rakentaminen edellyttävät onnistuakseen kokonaisvaltaista lähestymistapaa tuotannon, varastoinnin ja toimituksen osalta. Akut ovat avainasemassa energiavarastoinnissa, kannettavien laitteiden ja sähköajoneuvojen virtalähteenä sekä vakauttamaan sähköverkkoja uusiutuvien energialähteiden, kuten tuulen ja auringon, käytön yhteydessä. Litiumioniakut (eng. Lithium ion battery, (LIB)) hallitsevat nykyisiä markkinoita, mutta niiden riippuvuus harvinaisista ja kalliista materiaaleista, kuten litiumista, koboltista ja nikkelistä, nostaa esiin toimitusketjuun, ympäristöön ja eettisyyteen liittyviä haasteita. Kun energianvarastoinnin kysyntä kasvaa, tarvitaan entistä kestävämpiä ratkaisuja. Natriumioniakut (eng. Sodium ion battery (SIB)) ovat kustannustehokkaita ja ympäristöystävällisiä vaihtoehtoja, joissa hyödynnetään runsaasti esiintyviä alkuaineita, kuten natriumia, rautaa ja mangaania. Tämä vähentää riippuvuutta kriittisistä materiaalisesta, ja lisäksi, natriumin kerrosoksidit ovat osoittautuneet käyttökelpoisiksi katodimateriaaleiksi.

GENSIB-projekti edistää SIB-teknologiaa optimoimalla materiaalirakenteita ja parantamalla suorituskykyä sekä taloudellista kannattavuutta yhdistämällä atomitason materiaalitutkimuksen, käytännön akkutestauksen ja innovaatioiden soveltamisen. Sen tavoitteena on tehdä SIB-akuista kestävä ratkaisu laajamittaiseen energiavarastointiin ja tukea uusiutuvan energian käyttöönottoa. Tutkimuksen keskiössä on esimerkiksi katodien kuluminen akun lataus- ja purkaussyklien aikana, mikä heikentää akun kapasiteetin säilymistä ja käyttöikää. Projekti hyödyntää "geneettistä" lähestymistapaa, jossa redox-orbitaaleja käsitellään "geeneinä" oleellisten elektronisten ominaisuuksien määrittämiseksi. Räätälöityjen mallinnusprosessien avulla optimoidaan rakenteita, ennustetaan hajoamista ja parannetaan suorituskykyä. Projektin kumppaneiden kanssa validoitu toimintasuunnitelma mahdollistaa SIB-teknologian skaalaamisen kilpailukykyiseksi vaihtoehdoksi LIB-akuille sähköverkon tueksi ja energiavarastointiin. Näin SIB-akuista voi kehittyä pitkäaikainen ja kestävä energian varastointiratkaisu vihreän energian infrastruktuurille.