Vihreän akun etsintä

Vihreän akun etsintä

AUTOMOTIVE.AT: Suurin osa sähköautojen akuista on nyt kehitetty ja valmistettu Aasiassa. Pystyykö Eurooppa pysymään Kaukoidän innovaatiovauhdissa?

BOSCHIDAR GANEV: Itse asiassa Euroopan autoteollisuus on edelleen voimakkaasti riippuvainen Aasiasta tulevasta ajoneuvojen akkujen tuonnista. EU haluaa siksi perustaa oman akkutuotannon, jossa yhdistyvät suorituskyky, kestävyys ja resurssien säästäminen Green Dealin hengessä. Nämä akut kiinnostavat erityisesti niitä valmistajia, jotka haluavat mainostaa ajoneuvojaan suorituskyvyn ja toiminta-alueen lisäksi myös ympäristö- ja ilmastoystävällisyyden kannalta ja käyttävät akkua, joka on mahdollisimman sopiva Euroopan olosuhteisiin. Tavoitevisio sisältää: Euroopassa valmistettu akku, jossa on mahdollisimman suuri uusiutuvan energian osuus / läpinäkyvyys materiaalien koostumuksen ja alkuperän suhteen / kriittisten raaka-aineiden minimointi / hyvä suorituskyky "ensimmäisessä" käyttöiässä, eli käytettäessä ajoneuvossa tai lentokoneessa / mahdollisuus myöhempään käyttöön "toisessa" käyttöiässä, esimerkiksi kiinteänä varastona. Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, on todistettu kierrätettävyys, kun akku on vihdoin saavuttanut käyttöikänsä lopun.

Mitä AIT:n HighSpin-projekti voi edistää tässä?

AIT:n johtama HighSpin-konsortio koostuu 13 kumppanista kahdeksasta Euroopan maasta. EU:n komissio tunnisti kestävän akkutuotannon tarpeen jo vuonna 2017. Innovatiivisen solukemian kehittämisen tavoitteena on siis käyttää vähemmän kriittisiä raaka-aineita ja samalla täyttää kiertotalouden periaatteet. Ennen kaikkea haluamme korvata epäinhimillisissä ja ympäristölle haitallisissa olosuhteissa ensisijaisesti Kongossa louhitun raaka-aineen koboltin vähemmän kriittisillä raaka-aineilla. HighSpin-projektissa testaamme myös kahta erilaista kierrätysprosessia, joiden avulla voidaan erottaa käytetyistä soluista korkealaatuisia metalleja tuoreiden kennojen tuotantoa varten.

Mitkä ovat tämän solukemian erityispiirteet?

Kehitämme parhaillaan pii/grafiitista valmistettua anodia ja litium-nikkeli-mangaanioksidista valmistettua katodia. Innovatiivisen akkukennon tulee saavuttaa mahdollisimman monta latausjaksoa ja samalla olla sopiva toisen käyttöiän sovelluksiin ja tehokkaaseen kierrätykseen. Painopiste on myös solutuotannon skaalautuvuus, sillä laboratoriossa kehitetyt prototyypit pitäisi pystyä massatuotantoon teollisesti mahdollisimman pienellä vaivalla.

Millainen energiatiheys ja käyttöikä High Spinissä kehitetyillä "vihreillä" virrantallennuslaitteilla on?

Päätavoitteemme on toteuttaa kenno, jonka energiatiheys on 390 Wh/kg ja jonka käyttöikä on vähintään 2000 latauskertaa. Tutkimustyömme painopisteenä on materiaalien kehittäminen ja niistä valmistettujen elektrodien ja elektrolyytin optimoitu koordinointi. Tutkimme elektrodien innovatiivisia 3D-pinnoiterakenteita tehotiheyden lisäämiseksi. Tämän jälkeen optimoimme tällä tavalla kehitettyjen solujen arkkitehtuurin ajoneuvojen ja lentokoneiden vastaaviin vaatimuksiin ja testaamme niitä moduuliesittelyissä.

Kuinka paljon vaivaa näiden kennojen valmistaminen teollisessa mittakaavassa vaatii – täytyykö tätä varten rakentaa uusia akkutehtaita?  

Yksi tämän 3. sukupolven akkukennojen etu on nestemäisten elektrolyyttien käyttö, joten olemassa olevia tuotantotiloja voidaan käyttää. Sitä vastoin uusia tuotantoprosesseja ja valmistusjärjestelmiä on ensin kehitettävä neljännen sukupolven solid-state-akuille, joita tutkitaan parhaillaan maailmanlaajuisesti. Tämä tulevaisuuden teknologia voittaa varmasti kilpailun keskipitkällä ja pitkällä aikavälillä, mutta sen saavuttaminen vie todennäköisesti useita vuosia. Samaan aikaan HighSpin-projektissa kehitetyt nestemäisiä elektrolyyttejä sisältävät akut voivat antaa arvokkaan panoksen sähköliikkuvuuden kestävyyteen.

Milloin "vihreät" akut ovat valmiita sarjatuotantoon?

Tutkimusprojektimme kestää vuoden 2026 puoliväliin asti. HighSpinin kehittämä solukemia on sitten testattu realistisissa olosuhteissa ja se tuodaan teollisuuden saataville. Tämä kehittää akkuja edelleen ja mukauttaa niiden toimitusketjuja ja tuotantotiloja. Raaka-aineiden saatavuudesta riippuen arvioin, että sarjatuotanto saavutetaan vuodesta 2028 alkaen ajoneuvoissa ja vuodesta 2030 alkaen lentokoneissa.