Sähköautojen akut saavat pian paljon kaivattua päivitystä

Kantama ei ole enää ongelma useimmille sähköautoille. Mutta kuten polttomoottoriautojenkin kohdalla, kyse ei välttämättä ole polttoainesäiliön koosta, vaan siitä, kuinka helposti polttoainetta on mahdollista saada. Sähköautoissa ongelma ei ole akun koko, vaan latausnopeus ja akun pitkäikäisyys. Onneksi on olemassa muutama uusi kehitys, joka saattaa ratkaista osan näistä EV-akkujen päänvaivoista.

Toyotan kiinteän olomuodon EV-akut

Yksi yksinkertaiseksi keinoksi toimintasädeahdistuksen poistamiseksi on tehdä pikalatausasemista (ja kodinlatauslaitteista) entistä yleisempiä. Mutta se vaatii aikaa ja massiivisia infrastruktuuri-investointeja. Ja silloinkin, Battery Universityn mukaan, litiumioniakut kestävät vain tietyn määrän pikalatausjaksoja ennen kuin ne alkavat hajota. Toyotalla saattaa kuitenkin olla tähän ratkaisu, kertoo Autoblog.

RELATED: Superkondensaattorit voivat mullistaa sähköauton, mutta ovatko ne valmiita tuotantoon?

Li-ioniakut perustuvat nestemäiseen elektrolyyttiin, joka kuljettaa ioneja ja elektroneja virran tuottamiseksi. Tämä elektrolyytti on kuitenkin The Vergen ja NewAtlasin mukaan syttyvää ja mahdollisesti räjähdysherkkää, varsinkin jos itse akku on vanha tai vaurioitunut. Se on myös syövyttävää, jos siitä huolehditaan väärin, Handbook of Advanced Ceramics selittää.

Toyotan vastaus on korvata sähköautojen akuissa oleva neste kiinteällä aineella, jolloin syntyy kiinteän tilan akku. Kiinteän olomuodon EV-akku olisi Automotive Newsin mukaan kevyempi ja turvallisempi kuin Li-ion-akku. Se myös kestäisi pidempään ja latautuisi huomattavasti nopeammin. Honda E:n kaltaisen ajoneuvon latausaika voisi lyhentyä 30 minuutista alle 15 minuuttiin.

Solid-state-malli ei kuitenkaan ole ainoa asia, jota Toyota tutkii sähköautojen akkujen prototyyppiensä kanssa. Japanilainen autonvalmistaja panostaa myös uudenlaiseen EV-akkujen kemiaan: litium-rikkiin. Li-S-akut ovat energiatiiviimpiä kuin Li-ion-akut, ja niiden materiaalit ovat halvempia. Niissä vältetään myös erittäin ongelmallisen materiaalin, koboltin, käyttö.

Muutamat muut sähköauto- ja akkuyritykset tarttuvat ongelmaan kuitenkin eri näkökulmasta.

Koboltin poistaminen sähköautojen akuista

RAPORTTI: Testing Electric Car Batteries Isn’t Quite Like Testing Engines

Vaikka Li-ion-akut rakentuvat litiumin ympärille, ne tarvitsevat kobolttia ja grafiittia elektrodeihinsa, kertoo Chemical & Engineering News. NBC:n mukaan koboltti on suurin tekijä EV-akkujen hinnoissa, ja kysyntä on ylittämässä tarjonnan.

Pahinta on vielä se, että merkittävän osan maailman koboltista louhivat hirvittävän alipalkatut ja ylityöllistetyt kaivosmiehet Kongon demokraattisessa tasavallassa. Ja heidän joukossaan on myös lapsia.

Monet suuret akkutoimittajat ovat jo luopuneet lapsityövoimalla louhitusta koboltista. Tesla ja Panasonic ovat kuitenkin menossa askeleen pidemmälle, InsideEVs kertoo. Panasonic on Teslan ensisijainen akkutoimittaja, ja se valmistaa tällä hetkellä nikkeli-koboltti-alumiini EV-akkuja, TechCrunch kertoo. Se kuitenkin väittää käyttävänsä alle 2 prosenttia koboltin maailmanlaajuisesta tarjonnasta akkuihinsa. Se väittää myös, että sen akut ovat koboltittomia vuoteen 2023 mennessä.

RELATED: Tesla haluaa toimittaa akkuja kilpailijoille

Tesla on Reutersin mukaan tehnyt yhteistyötä myös kiinalaisen CATL-yrityksen kanssa litium-rautafosfaattiakkujen kehittämiseksi. LFP-akut (”F” tarkoittaa ”Fe” eli rautaa) eivät ole aivan yhtä energiatiiviitä kuin Li-ion-akut, Epec Engineered Technologies kertoo. Niissä ei kuitenkaan käytetä kobolttia, ja ne ovat vakaampia ja pitkäikäisempiä. Uusi kemia ei kuitenkaan välttämättä ole aivan välttämätön.

InsideEVs kertoo, että useat University of Texas at Austinin tutkijat ovat kehittäneet Li-ion-sähköautojen akun, joka ei käytä kobolttia. Se käyttää kuitenkin Li-ion-akuissa jo olevia metalleja: nikkeliä, alumiinia ja mangaania. Uuden kemian lataustehokkuus tai kestävyys ei ole huonompi, Green Car Congress kertoo. Advanced Materials -lehdessä julkaistun raportin mukaan sillä on ”välitön synteesin skaalautuvuus.”

Miten pian nämä päivitykset valuvat kuluttajille?

Koboltin vähentämisellä sähköautojen akuista on toinenkin potentiaalinen hyöty: se tekee sähköautoista yhtä edullisia kuin polttomoottoriautoista. Forbesin mukaan sähköautojen akkujen kustannusten laskeminen 100 dollariin/kWh:iin poistaisi käytännössä hintaeron.

Tätä kirjoitettaessa hinta on noin 147 dollaria/kWh. Kun otetaan huomioon, että koboltin osuus Li-ion-akun kustannuksista on 10-30 prosenttia, Green Car Congressin mukaan sen poistaminen voisi laskea kustannukset noin 110-120 dollariin. Forbesin mukaan LFP-akut voisivat kuitenkin teoriassa nousta 100 dollariin/kWh vuoteen 2024 mennessä ja 61 dollariin/kWh vuoteen 2030 mennessä. Tämä edellyttää kuitenkin vielä kaupallisen version käyttöönottoa. Sama koskee Teksasin yliopiston akkua. Tosin tässä tapauksessa sen takana olevat tutkijat ovat jo perustaneet yrityksen sen kaupallistamiseksi: TexPower.

RELATED: Ovatko sähköautot tuomittu ”elämäntapa-auton” asemaan?

Miten Toyotan kiinteän olomuodon sähköauton akku sopii tähän? Tällä hetkellä autonvalmistaja pyrkii voittamaan Li-S-akkujen taipumuksen muodonmuutoksiin ajan myötä. Lisäksi sähköautojen Li-S-akkujen valmistaminen edellyttää tarkoin valvottua erittäin matalan kosteuden ympäristöä. Ensimmäiset toimivat prototyypit paljastetaan aikaisintaan vuonna 2025. Ja silloinkin kestää muutaman vuoden ennen kuin hinta laskee, koska tuotantomäärät ovat pieniä.

Mutta kaikki nämä kehitystyöt ovat silti askelia kohti sitä, että sähköajoneuvoista tulee edullisempia ja kaikkien ulottuvilla olevia.

Seuraa lisää MotorBiscuitin päivityksiä Facebook-sivuillamme.