Euroopan unioni Vipuvoimaa EU:lta

Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) rahoittaman hankkeen kuvaus

1 Hanke

Hankekoodi: A70780

Hankkeen nimi: LIAK - Uudet litiumioniakkukemikaalit ja valmistusprosessit osana litiumarvoketjua

Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen

Erityistavoite: 4.1. Tutkimus-, osaamis- ja innovaatiokeskittymien kehittäminen alueellisten vahvuuksien pohjalta

Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.5.2015 ja päättyy 31.12.2018

Toiminnan tila: Toiminta päättynyt

Vastuuviranomainen: Keski-Pohjanmaan liitto

2 Hakijan perustiedot

Hakijan virallinen nimi: Jyväskylän yliopisto

Organisaatiotyyppi: Yliopisto

Y-tunnus: 0245894-7

Jakeluosoite: Kirjaamo, PL 35, 40014 Jyväskylän yliopisto (toteutuspaikka: Kokkolan yliopistokeskus Chydenius)

Puhelinnumero: 06-8294111 (keskus)

Postinumero: 67100

Postitoimipaikka: Kokkola

WWW-osoite: http://www.chydenius.fi

Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Juho Välikangas

Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Projektitutkija

Yhteyshenkilön sähköpostisoite: juho.valikangas(at)chydenius.fi

Yhteyshenkilön puhelinnumero: 050 350 7699

Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:

Osatoteuttajat

3 Suunnitelman mukainen tiivistelmä toteutuksesta

Litium on olennainen alkuaine litiumioniakuissa, ja sitä on akkujen elektrodimateriaaleissa ja elektrolyyttiliuoksessa, jossa litiumioni toimii varauksenkuljettajana. Litiumioniakkuja on käytetty jo pitkään mobiilissa elektroniikassa, ja niitä voidaan käyttää esimerkiksi nykyisissä uusiutuvan energian varastointisovelluksissa. Litiumkemikaalituotannosta jopa 75 % ennustetaan käytettävän tulevaisuudessa akkukemikaalien valmistukseen. Pääosa maailman litiumlähteistä ja -varannoista sijaitsee suolajärviesiintymissä, lähinnä Etelä-Amerikassa. Suurin osa litiumkemikaalien primäärituotannosta onkin peräisin suolajärviesiintymistä ja loput kiteisen kallioperän mineraaleista, joista tärkein on spodumeeni. EU:n alueella suurin tunnettu litiumvaranto sijaitsee Keski-Pohjanmaalla. Toisaalta Kokkolan suurteollisuusalueella toimii Pohjoismaiden suurin epäorgaanisen kemian keskittymä, jossa jo nyt valmistetaan mm. litiumioniakkukemikaalien prekursoreita. Yhdessä alueelle suunnitteilla olevan litiumkaivoksen kanssa uusien, litiumarvoketjuun pohjautuvien, hightech-kemikaalien tuotanto ja jatkojalostaminen ovat siten mahdollisia alueella.

LIAK-hankkeen päämääränä on tuottaa uutta tutkimustietoa litiumioniakkumateriaalien valmistusprosesseista, akkukemikaalien termisestä kestävyydestä sekä soveltuvuudesta akkukennojen katodi/anodimateriaaliksi. Hankkeessa kehitetään uusia, teolliseen tuotantoon soveltuvia litiumioniakkukemikaaleja sekä etsitään ratkaisuja niiden valmistamiseksi. Hankkeessa pääpaino on prosessointimenetelmissä (korkealämpötilaprosessit, hydrometallurgiset prosessit ja erityisesti kemiallinen saostus), joiden avulla pyritään korkeaan saantoon ja puhtauteen sekä hyvään käytettävyyteen akkumateriaalina. Kemikaalien lämpökestävyydet ovat avainasioita, joita tutkitaan sekä mineraalien prosessoinnin että lopputuotteen (akkukenno) näkökulmasta.

Hankkeen toisena tavoitteena on tuottaa uutta tietoa spodumeenin ja ilmeniitin lämpökäsittelystä, joka on olennainen osa akkukemikaalien ja prekursorien valmistusprosessia sekä uutta tietoa ja osaamista liittyen litiumioniakkukemikaalien valmistukseen Co-prekursoreista. Hankkeen tavoitteena on tuottaa uutta osaamista myös liittyen litiumakkukemikaalien lämpökäyttäytymiseen ja toisaalta akkukennojen materiaalien termiseen kestävyyteen ja uutta teknologiaa ja liiketoimintamahdollisuuksia osallistuville yrityksille sekä tutkimuksen ja tieteen tulosten tuotteistaminen uusiksi tuotteiksi ja tuotantoteknologioiksi. Lisäksi hanke vahvistaa osallistuvien yliopistojen ja korkeakoulujen osaamista ja kansallista ja kansainvälistä verkostoitumista sekä edistää osallistuvien yritysten liiketoimintaa. Tutkimustiedon avulla alueen yritykset pystyvät valmistamaan kehittyneempiä ja pidemmälle jalostettuja tuotteita. Tutkimuksessa hyödynnetään aikaisemmissa hankkeissa rakennettuja tutkimusympäristöjä, eikä siihen sisälly merkittäviä investointeja.

4 Hankkeen kohderyhmät

4.1 Varsinaiset kohderyhmät

Hankkeen toimenpiteet kohdistuvat ensisijaisesti hankkeeseen osallistuvien tahojen (korkeakoulut, yritykset) toimintaan. Hankkeen pääkohderyhmänä ovat Keski-Pohjanmaan alueella toimivat kemian- ja kaivostoiminnan yritykset, sekä kaivosmineraaleja tuottavat ja jatkojalostavat yritykset ja/tai uutta liiketoimintaa alueelle suunnittelevat yritykset. Osallistuvat yritykset ovat pääosin tiedossa.

4.2 Välilliset kohderyhmät

Hankkeen kohderyhmänä ovat myös alueen tutkimuslaitokset sekä mm. analytiikkapalveluja tarjoavat yritykset. Laajemmin hanke liittyy Keski-Pohjanmaan litiumklusterin toimijoiden tuotannollisten ja tutkimuksellisten tavoitteiden edistämiseen.

5 Projektin julkinen rahoitus, euroa

Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 464 541

Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 457 773

Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 597 267

Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 595 605

6 Maantieteellinen kohdealue

Maakunnat: Keski-Pohjanmaa

Seutukunnat: Kaustisen, Kokkolan

Kunnat: Kokkola, Lestijärvi, Perho, Veteli, Kaustinen, Halsua, Toholampi, Kannus

Toteutuspaikan osoite, jos hanke toteutetaan yhdessä paikassa

Jakeluosoite:

Postinumero:

Postitoimipaikka:

7 Hakemusvaiheessa ilmoitettavat arviot hankekohtaisista seurantiedoista

7.1 Uusien työpaikkojen määrä (kysytään vain erityistavoitteisiin 1.1, 2.1 ja 3.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 2, joihin työllistyvät naiset 1

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00

7.2 Uusien yritysten määrä (kysytään vain erityistavoitteeseen 1.1 kuuluvissa hankkeissa)

Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0

Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00

8 Horisontaaliset periaatteet

8.1 Sukupuolten tasa-arvo

Hankkeessa on tehty toimintaympäristön analyysi sukupuolinäkökulmasta: Ei
Hankkeessa tuotetaan uutta tietoa litiumakkukemikaaleista, eikä sen päätavoite ole sukupuolten tasa-arvon edistäminen.
Sukupuolinäkökulma on huomioitu hankkeen toiminnassa (valtavirtaistaminen): Kyllä
Hankkeen toteuttamiseen osallistuu sekä naisia että miehiä; eri sukupuolten osallistuminen huomioidaan hankkeen toteutuksessa, hallinnoinnissa ja ohjausryhmätyöskentelyssä.
Hankkeen päätavoite on sukupuolten tasa-arvon edistäminen: Ei
Hankkeen päätavoite ei ole sukupuolten tasa-arvon edistäminen.

8.2 Kestävä kehitys

VälitönVälillinen
Ekologinen kestävyys
Luonnonvarojen käytön kestävyys 3 5
Materiaalitehokkuutta ja luonnonvarojen kestävää käyttöä edistetään hyödyntämällä litiumioniakkukemikaalien valmistuksen raaka-aineina jätemateriaaleja ja teollisuuden sivutuotteita, ja siten säästämällä primäärien luonnonvarojen käyttöä.
Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen 8 7
Hankkeessa kehitettävät uudet materiaalit tulevat energiaa varastoiviksi materiaaleiksi mm. sähköisiin ajoneuvoihin, jotka ovat CO2-vapaita kulkuneuvoja. Tosin on muistettava, että ensisijaisesti päästöttömyyteen vaikuttaa se, miten sähköajoneuvojen tarvitsema sähköenergia on tuotettu. Hankkeessa tutkittavien raaka-aineiden käsittely tapahtuu pääosin hydrometallurgissa prosesseissa, jotka eivät vaadi korkeita lämpötiloja, ja mm. litiumkarbonaattia voidaan käyttää raaka-aineena. Näistä tekijöistä johtuen CO2-päästöt ovat pienemmät verrattuna tyypillisiin tällä hetkellä käytettäviin energiateknologioihin.
Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus 0 0
Ei suoraa vaikutusta kasvillisuuteen, eliöihin tai luonnon monimuotoisuuteen.
Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) 10 2
Hankkeen tuotekehityssovellutuksiin kuuluu uusien kemikaalien valmistus, erityisesti kemian teollisuuteen ja/tai kemian teollisuuden sivuvirroista ja siten päästöjä vähentävien tuotteiden ja ratkaisujen kehittäminen hyödyntämällä jätteitä ja teollisia sivuvirtoja.
Natura 2000 -ohjelman kohteet 0 0
Hankkeella ei ole suoraa rajapintaa Natura 2000-ohjelmaan.
Taloudellinen kestävyys
Materiaalit ja jätteet 8 4
Hankkeessa tavoitteena on saada uutta tietoa akkukemikaalien valmistuksesta ja niiden kestävyydestä.
Uusiutuvien energialähteiden käyttö 9 6
Kehitettävät uudet materiaalit tulevat energiaa varastoiviksi materiaaleiksi mm. sähköisiin ajoneuvoihin, joten uusiutuvien energialähteiden käyttöön vaikuttaa laitteessa käytettävän sähköenergian tuotantotapa.
Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen 10 4
Hanke perustuu toteutusalueella toimivien ja sinne toimintaa suunnittelevien kemian teollisuuden yrityksien ydintoimintoihin, uusien tuotteiden valmistamiseen (mm. prekursorit) ja jatkojalostukseen sekä lyhyellä aikavälillä kaupallisesti hyödynnettävien uusien tuotteiden kehittämiseen.
Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen 10 3
Hankkeen tavoitteena on uusimman teknologisen tietotaidon tuottaminen liittyen akkukemikaalien valmistukseen.
Liikkuminen ja logistiikka 8 5
Hankkeessa pyritään toteutusalueella saatavilla olevien raaka-aineiden tehokkaampaan hyödyntämiseen, joka vähentää tarvetta ja riippuvuutta muualta tuotavien raaka-aineiden ja tuotteiden käyttöön. Hankkeessa kehitettävät uudet tuotteet edistävät kuljetuksen ja logistiikan osalta vihreitä ratkaisuja (mm. sähköiset jakelu- ja kuljetusautot).
Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus
Hyvinvoinnin edistäminen 0 6
Kehitystoiminta tähtää uusien tuotteiden kaupalliseen hyödyntämiseen ja uuden liiketoiminnan syntyyn, jolla on positiivinen vaikutus työpaikkojen säilyvyyteen ja uusien työpaikkojen syntyyn alueella.
Tasa-arvon edistäminen 3 1
Hankkeessa huomioidaan tasa-arvokysymykset, mutta sukupuolten tasa-arvon edistäminen ei ole hankkeen päätavoite.
Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus 8 3
Hankkeessa pyritään eri organisaatioiden välisen yhteistyön edistämiseen.
Kulttuuriympäristö 0 4
Potentiaalisten jätemateriaalien hyödyntämisen edistäminen vähentää jätteiden varastoinnista aiheutuvaa esteettistä haittaa.
Ympäristöosaaminen 7 4
Hanke pyrkii kokonaisvaltaiseen ympäristötiedon lisäämiseen, mm. jätevesien määrän ja kaasumaisten päästöjen minimointi, kaikissa eri hankkeen vaiheissa, vaikka tämä ei olekaan hankkeen ensisijainen tavoite.

9 Loppuraportin tiivistelmä

Litiumia käytetään akkujen elektrodimateriaaleissa ja elektrolyyttiliuoksessa, jossa litiumioni toimii varauksenkuljettajana. Litiumioniakkuja on käytetty jo pitkään kannettavassa elektroniikassa, ja niitä voidaan käyttää esimerkiksi nykyisissä uusiutuvan energian varastointisovelluksissa, kuten tuulienergian varastoinnissa. Litiumkemikaalituotannosta jopa 75 % ennustetaan käytettävän tulevaisuudessa litiumioniakkukemikaalien valmistukseen. Pääosa maailman litiumlähteistä ja - varannoista sijaitsee suolajärviesiintymissä, lähinnä Etelä-Amerikassa. Suurin osa litiumkemikaalien primäärituotannosta onkin peräisin suolajärviesiintymistä ja loput kiteisen kallioperän mineraaleista, joista tärkein on spodumeeni. EU:n alueella suurin tunnettu litiumvaranto (spodumeeni) sijaitsee Keski-Pohjanmaalla. Toisaalta Kokkolan suurteollisuusalueella toimii Pohjoismaiden suurin epäorgaanisen kemian keskittymä, jossa jo nyt valmistetaan mm. litiumioniakkukemikaalien esiasteita. Yhdessä alueelle suunnitteilla olevan litiumkaivoksen ja kemian tehtaan kanssa uusien, litiumarvoketjuun pohjautuvien, hightech-kemikaalien tuotanto ja jatkojalostaminen ovat siten mahdollisia alueella.

LIAK-hankkeen päämääränä oli tuottaa uutta tutkimustietoa litiumioniakkumateriaalien valmistusprosesseista, akkukemikaalien käyttäytymisestä korkeammissa lämpötiloissa sekä soveltuvuudesta akkukennojen katodi/anodimateriaaliksi. Hankkeessa kehitettiin uusia, teolliseen tuotantoon soveltuvia litiumioniakkukemikaaleja sekä etsittiin uusia ratkaisuja niiden valmistamiseksi. Hankkeessa pääpaino oli prosessointimenetelmissä (korkealämpötilaprosessit, hydrometallurgiset prosessit ja erityisesti kemiallinen saostus), joiden avulla pyrittiin korkeaan saantoon ja puhtauteen sekä hyvään käytettävyyteen akkumateriaalina. Kemikaalien lämpökestävyyttä tutkittiin sekä mineraalien prosessoinnin että lopputuotteen (akkukenno) näkökulmasta. Valmistetut kemikaalit soveltuivat käytettävissä litiumioniakuissa, ja niiden modifiointi paransi mm. akun katodin energiatiheyttä, mikä edelleen mahdollistaa pienempien ja tehokkaampien akkujen valmistuksen. Valmistustavalla todettiin olevan erittäin suuri merkitys akun loppuominaisuuksiin.

Hankkeen toisena tavoitteena oli tuottaa uutta tietoa spodumeenin lämpökäsittelystä, joka on olennainen osa akkukemikaalien ja ns esiasteidenvalmistusprosessia sekä uutta tietoa ja osaamista liittyen litiumioniakkukemikaalien valmistukseen Co-pohjaisista esiasteista. Saatujen tulosten perusteella voitiin todeta, että erilaatuiset spodumeenirikasteet toimivat prosessissa samaan tapaan ja ovat prosessoitavissa, kunhan lämpökäsittely tehdään oikeassa lämpötilassa. Hankkeen tavoitteena oli tuottaa uutta osaamista myös liittyen litiumakkukemikaalien lämpökäyttäytymiseen ja toisaalta akkukennojen materiaalien termiseen kestävyyteen ja uutta teknologiaa ja liiketoimintamahdollisuuksia yrityksille sekä tutkimuksen ja tieteen tulosten tuotteistaminen uusiksi tuotteiksi ja tuotantoteknologioiksi. Lisäksi hanke vahvisti yliopistojen ja korkeakoulujen osaamista ja kansallista ja kansainvälistä verkostoitumista sekä edisti yritysten liiketoimintamahdollisuuksia. Tutkimustiedon avulla alueen yritykset pystyvät valmistamaan kehittyneempiä ja pidemmälle jalostettuja tuotteita. Tutkimuksessa hyödynnettiin aikaisemmissa hankkeissa rakennettuja tutkimusympäristöjä, eikä siihen sisältynyt merkittäviä investointeja.

Hankkeessa kehitetty uusi osaaminen lisää mahdollisuutta osallistua kansainvälisiin hankekonsortioihin ja tutkimusyhteistyöhön kansainvälisissä yritys-yliopisto-verkostoissa. Hankkeen avulla on saatu aikaan uutta yhteistyötä yliopistojen ja yritysten välillä. Hankkeessa luotiin uutta osaamista toteutusalueella ja uutta tietoa akkukemikaalien valmistuksen parissa toimiville sekä uutta osaamista hankkeen toteuttajille. Saavutettua tietoa jaettiin usealla eri tavalla, joista esimerkkinä hankeseminaarit sekä tulosten julkaisut tieteellisissä julkaisuissa ja esittelyt konferensseissa.