Uudet akut alussa

Uudet akut alussa

Kolmannessa Kiinassa myydyistä uusista autoista on jo pistoke, eli ne ovat puhtaasti sähkö- tai hybridiversioita. Trendi on jyrkästi nousussa. Euroopassa tehdään kaikki poliittiset ponnistelut sähköautojen tuomiseksi markkinoille. polttomoottorit lasketaan. Vaikka sähköautoissa on huomattavasti vähemmän osia, niissä on keskeisiä erottavia piirteitä. Polttomoottoreiden kohdalla kysymys oli dieselistä vai bensiinistä, kun taas sähköautoissa kysymys on siitä, mikä akkutekniikka on rungossa. Litiumioniakku on tällä hetkellä hallitseva. Mutta muut tekniikat yrittävät osallistua, erityisesti natrium-ioni-akut ja litiumrautafosfaattiakut. Kuten usein tapahtuu, tällä hetkellä ei ole olemassa yhtä akkuteknologiaa, joka voisi tehdä kaiken: korkea energiatiheys, suuret latausvirrat, korkea syklin vakaus, palonestoaine ja kaikki tämä halvimmalla hinnalla 100 prosentin kierrätysasteella ja helposti saatavilla olevilla raaka-aineilla. Jos tämä kaikki yhdistettäisiin yhdeksi teknologiaksi, sähköisellä liikkuvuudella ei enää olisi kritiikkiä. Mutta tosiasia on: jokaisella akkutekniikalla on omat etunsa ja haittansa. Nämä on punnittava huolellisesti, jotta voidaan valita paras tekniikka kyseiseen sovellukseen. Sähköautoissa on kuitenkin valtavia ristiriitaisia ​​tavoitteita: toisaalta, toimintasäteen tulee olla mahdollisimman pitkä, mutta auton tulee olla halpa ostaa massoille. Nykyään se ei ole mahdollista! Mutta jos tavoitteita siirretään suuntaan tai toiseen, vaihtoehtoiset akkuteknologiat voivat jo tarjota jännittäviä etuja.

Nyrkkisääntö on: mitä suurempi akku, sitä pidempi kantama. Mutta myös: mitä korkeampi hinta. Miksi litiumioniakulla on tällä hetkellä niin hallitseva asema? Kysymme tutkija Marcus Jahnilta, Itävallan teknillisen korkeakoulun (AIT) akkuteknologian osaamisyksikön johtajalta ja todelliselta eri akkuteknologioiden asiantuntijalta. "Olemme tienneet tällä hetkellä käyttämästämme litiumioniteknologiasta 1990-luvun alusta lähtien. Nyt olemme kuitenkin pystyneet tekemään kennoista huomattavasti tehokkaampia. Toimimme kuitenkin jo lähellä fyysistä rajaa tämän tyyppisellä akulla. Emme voi enää odottaa mitään merkittäviä harppauksia täällä." Litiumioniakuilla on joitain kiistattomia etuja: ne tarjoavat suuren tehotiheyden, kestävät noin 1 000 latausjaksoa ja ovat kohtuullisen turvallisia rakentaa. Huono puoli: alhaiset lämpötilat eivät ole ystäväsi, kierrätys on tällä hetkellä edelleen erittäin kallista - koska se on monimutkaista - ja ennen kaikkea niissä käytetään harvinaisia ​​materiaaleja, kuten nikkeliä, mangaania ja kobolttia. Puhumattakaan siitä, että litiumin louhinta on erittäin saastuttavaa ja useimmat esiintymät tunnetaan Etelä-Amerikassa ja Australiassa, mikä myös avaa "geopoliittista riippuvuutta" - mitä tutkija Jahn ei kuvaile.

Jos akku halpenee, halpenee koko sähköauto. Siksi vaihtoehtoja tutkitaan intensiivisesti. Tällä hetkellä on olemassa kaksi tekniikkaa, jotka mahdollisesti - tietyistä näkökulmista - kilpailevat litiumioniakun kanssa: litium-rautafosfaattiakku (lyhyesti LFP) tai natrium-ioni-akut. Molemmilla versioilla on erityisiä etuja ja haittoja. Ford käyttää jo LFP-akkua joissakin malleissa, koska se tarjoaa valmistajan mukaan noin 15 prosentin hintaedun. Muita etuja: Korkea syklin vakaus, vähemmän herkkä lämpötilalle, ei vaadi harvinaisia ​​raaka-aineita ja on lähes 100-prosenttisesti kierrätettävä, vain elektrolyytti on hävitettävä. Tämä tarkoittaa, että LFP-akut voivat tehdä sähköauton käynnistämisestä edullisempaa. Huono puoli: Energiatiheys on pienempi, joten tarvitaan enemmän kennoja samalla alueella kuin litiumioniakulla. Tämä lisäisi taas painoa - ja myös hintaa. Jos tätä tekniikkaa kuitenkin käytetään ajoneuvoissa, joiden ei tarvitse saavuttaa maksimikantamaa, se tarjoaa selkeän kustannus- ja ympäristöedun. Tutkija Marcus Jahn arvioi energiatiheyden eron noin 20 prosenttiin. "Tavoitteena ei tässä pitäisi olla litiumioniakun vaihtaminen 1:1 LFP-akkuun, vaan tekniikka voi olla kustannustehokas vaihtoehto oikein käytettynä, jos käyttötarkoitus valitaan sen mukaan", tutkija sanoo.

Natrium-ioni-akut tekevät tällä hetkellä mainetta Kiinassa ja nauttivat kasvavasta suosiosta. AIT-tutkija Marcus Jahn voi myös todistaa kennojen erittäin myönteisiä ominaisuuksia: "Natriumioniakkua on tutkittu intensiivisesti noin seitsemän vuoden ajan. Tekniikka oli alun perin tarkoitettu kiinteään käyttöön, koska se mahdollistaa houkuttelevat kustannukset kilowattituntia kohden. Muita etuja: Natrium on helposti saatavilla maailmanlaajuisesti, mikä alentaa kustannuksia. Lisäksi kennot voidaan valmistaa täsmälleen samalla tavalla kuin litium-akkua, jopa litium-aktion tuotantolinjalla. korvataan natriumilla." Mutta toisaalta tämä kenno vaatii myös harvinaisia ​​raaka-aineita litiumin lisäksi, eikä sitä voida integroida litiumin kanssa samassa kierrätysprosessissa. Mutta tarttumiskohta on erilainen: energiatiheys on pienempi, noin neljännes siitä puuttuu litiumkennosta. Keinot: Hintaetu ostetaan jälleen valikoiman kustannuksella. Mutta akkututkija Marcus Jahn yrittää selittää, miksi tällä tekniikalla on vielä potentiaalia: "Emme saa unohtaa, että sähköautojen kysyntä kasvaa merkittävästi nyt ja tulevaisuudessa. Tarvitset siis nopeasti paljon akkuja, eikä jokainen sähköauton käyttäjä tarvitse 700 kilometrin toimintasädettä. Tässä natrium-ioni-akku voi olla hyvä kompromissi kantaman, saatavuuden ja hinnan välillä." Haastattelumme lopussa kysyimme tutkijalta, minkä tyyppistä akkua aiomme käyttää keskipitkällä aikavälillä, seuraavan viiden vuoden aikana. Vastaus: "Litiumionityyppi hallitsee siihen asti." Mutta mitä seuraavaksi tapahtuu, on edelleen avoin kysymys nykyisen tutkimuksen perusteella.

Litium-ioni

+ korkea energiatiheys

+ kiinteä syklin vakaus

+ tutkittu laajasti

- kallis

– resurssivaltaista tuotantoa

– monimutkainen kierrätys

Litiumrautafosfaatti

+ halvempaa

+ erittäin korkea syklin vakaus

+ vähemmän herkkä lämpötilalle

– pienempi energiatiheys

Natrium-ionit

+ Natriumia on runsaasti ja se on helppo saada

+ siis halvempi

+ Voidaan valmistaa litiumionituotantolinjoilla

– pienempi energiatiheys

– litiumiin asti, jonka tuotanto on yhtä resurssiintensiivistä

– monimutkainen kierrätys