Globaalne energiakriis ja süvenevad keskkonnaprobleemid on suurendanud vajadust jätkusuutlike energiatehnoloogiate järele, mis pakuksid alternatiivi traditsioonilistele fossiilkütustel põhinevatele lahendustele. Üheks selliseks alternatiiviks on Li-ioonakud, mis tänaseks päevaks on enimkasutatud energiasalvestustehnoloogia. Seetõttu tõstatab oma elutsükli lõppu jõudnud akude kasvav maht olulist keskkonna- ja ressursiprobleemi. Kuigi tööstuslikud Li-ioonakude ümbertöötlemise protsessid on võimaldanud edukalt taaskasutusse suunata väärtuslikke metalle nagu koobalt ja nikkel, siis teised komponendid – eriti grafiit, mis on aku anoodimaterjal – sageli kas ladustatakse prügilates või põletatakse.
Käesolevas doktoritöös esitati uudset lähenemist, mille käigus väärindatakse Li-ioonakude hüdrometallurgilisel ümbertöötlemisel tekkinud musta massi leostamisjääki, mida seni on käsitletud vaid väärindamata lõppjäätmena. Must mass sisaldab grafiiti, kuid ka muid ebapuhtusi eelnevatest ümbertöötlemise protsessidest. Selle asemel, et keskenduda grafiidi puhastamisele, kasutati antud töös selle heterogeenset koostist ära kahefunktsionaalsete hapniku elektrokatalüsaatorite sünteesiks, mida saab rakendada uutes elektrokeemilistes energiasüsteemides.
Doktoritöös tutvustati uudset meetodit liitiumioonakude jäätmete vähendamiseks, sünteesides neist jäätmetest kahefunktsionaalseid hapniku elektrokatalüsaatormaterjale ja edendades samal ajal ka uudseid energiasalvestustehnoloogiaid metall-õhk akude näol. Käesolev doktoritöö aitab vähendada Li-ioonakude kasutamisest tulenevat keskkonnamõju, edendab kriitiliste toorainete taaskasutust ning seega soodustab üleminekut ringmajandusele.

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus

Juhendajad: vanemteadur Kerli Liivand ning vanemteadur Ivar Kruusenberg (KBFI)

Oponendid:

• Dr. Tim-Patrick Fellinger (Materjalide uurimise ja katsetamise föderaalinstituut (BAM), Saksamaa)
• kaasprofessor Cristina Pozo Gonzalo (Hispaania Riiklik Teadusnõukogu, Hispaania)