Sisällysluettelo
14 Joulukuu 2023 Solid state -akku: Teknologia ja ympäristövaikutukset
Liikenteen päästöjen vähentäminen on ollut asialistalla jo pitkään ja sähköajoneuvot ovat kasvattaneet suosiotaan myös Suomessa. Myös akkuteollisuus pyrkii jatkuvasti kehittämään entistä ympäristöystävällisempiä ja tehokkaampia ratkaisuja, sillä perinteiset akku autoon ja niiden tuotanto eivät suinkaan ole ympäristön kannalta ongelmattomia.
Jos et ole vielä kuullut solid state -akkuteknologista, kuulet siitä varmasti lähivuosien aikana. Lue tästä artikkelista kaikki, mikä sinun tulisi tietää solid state -akuista!
Mikä on solid state -akku?
Solid state -akkuteknologian eli kiinteän olomuodon akkujen ymmärtämiseksi lienee hyvä kerrata lyhyesti mikä auton akku on, miten se toimii ja millaisia akkuja on olemassa. Kaikissa autoissa tarvitaan akkuja, sillä autossa on sähköllä toimiva sytytysjärjestelmä ja runsaasti sähköllä toimivia varusteita (mm. valot). Ne saavat virtansa akusta, johon varastoitu energia muunnetaan sähköksi laturin avulla, joka myös lataa akkua ajon aikana. Auton akkuja on olemassa erityyppisiä: mm. nesteakkuja, EFB-akkuja, AGM- sekä geeliakkuja. Sähköautoissa akku on auton varsinainen sydän, sillä siitä saadaan sähkömoottorille tarvittavaa sähköä auton liikuttamista varten.
-47%
HELLA Akun Pääkatkaisija
M10
Tuotenumero: 6EK 002 843-002
verrattuna
ovh:hon
37,91 €
19,99 €Hinta sis. ALV 25.5%, toimituskulut
-15%
Tuotenumero: 6EK 002 843-003
verrattuna
ovh:hon
38,41 €
32,49 €Hinta sis. ALV 25.5%, toimituskulut
Usein autoissa käytetään esim. Li-ion- eli litiumioniakkua, jossa litiumioni liikkuu useimmiten litiumpitoisesta komposiittimateriaalista valmistetun katodin (”positiivisen”) ja yleensä grafiitista valmistettavan anodin (”negatiivisen”) välillä. Katodilla tarkoitetaan elektrodia jolla pelkistymisreaktio tapahtuu, anodilla taas elektrodia jolla tapahtuu hapettumisreaktio. Tavallisessa Li-ion-akussa katodi ja anodi ovat kiinteitä. Litiumionin liike akun yhdestä osasta toiseen saa negatiivisesti latautuneet elektronit kulkemaan nestemäisen elektrolyytin eli ioneja kuljettavan väliaineen läpi. Juuri elektrolyytin olemuksessa piilee litiumioniakun ja solid state -akun ero: perinteisissä tämäntyyppisissä akuissa elektrolyytti on nestemäistä, mutta solid state -akuissa se on kiinteää (mihin solid state eli suom. kiinteä olomuoto viittaa). Tällaisissa akuissa elektrolyyttinä voidaan käyttää epäorgaanisia aineita (ISE), komposiitteja (CSE) tai polymeerejä (SPE); nämä eroavat ominaisuuksiltaan. Kummassakin akussa käytetään separaattoria eli erottajaa.
Ensimmäiset nykyaikaiset, Li-elektrolyyttiin perustuvat solid state -akut suunniteltiin 1980-luvun puolivälissä. Tuolloin akkujen teho oli kuitenkin vähäinen. Sittemmin tehoa on saatu kasvatettua ja akkuja voidaan käyttää monipuolisesti aina pienistä terveys- ja puutarha-alan laitteista sähköajoneuvoihin ja tehtailta satelliitteihin.
Solid state -akun edut ja haitat
Solid state -akkujen uskotaan yleistyvän tulevina vuosikymmeninä, sillä niillä on merkittäviä etuja. Eräät tekijät kuitenkin hidastavat yleistymistä. Lue tässä osiossa tällaisten akkujen hyöty- ja haittapuolista.
Edut
- Pieni koko mutta suuri teho. Solid state -akkujen koon ja tehon suhde on erinomainen. Niiden energiatiheys on siis suurempi. Pienempi koko on tärkeä etu silloin, kun toivotaan suurta tehoa mutta akulle on rajallisesti tilaa – esimerkiksi sähköautossa. Tämän mahdollistaa myös se, että akut voivat olla erimuotoisia.
- Turvallisuus. Litiumioniakussa tapahtuu niiden kuumenemista aiheuttavia eksotermisiä reaktioita, jotka voivat saada akun laajenemaan ja tekevät siitä tulenaran ja räjähdysalttiin. Sen sijaan solid state -akussa ei ole nestemäistä elektrolyyttiä joka voisi syttyä tuleen, minkä ansiosta ne ovat turvallisempia.
- Pidempi käyttöikä. Koska näissä akuissa ei ole nestemäistä elektrolyyttiä, elektrodit eivät kärsi samalla tavalla korroosiosta kuin Li-ion-akuissa, mikä tekee näistä akuista jopa monta kertaa pitkäikäisempiä.
- Kestävät äärimmäisiä lämpötiloja. Näiden akkujen elektrolyytit eivät ole palavia, joten näitä akkuja voi käyttää korkeammissa lämpötiloissa. Myöskään matala lämpötila ei ole este, toisin kuin nestemäistä elektrolyyttiä käyttävissä akuissa, joissa ionien liike hidastuu kylmyyden vuoksi.
- Nopea lataus on mahdollinen. Mitä nopeammin akku latautuu, sitä enemmän se kuumenee. Näissä akuissa tämä ei toki ole ongelma.
- Helpompi kierrättää. Li-ion-akun nestemäinen elektrolyytti sisältää myrkyllisiä materiaaleja, kuten nikkeli- ja litiumyhdisteitä sekä dimetoksietaania. Solid state -akut taas sisältävät vähemmän myrkyllisiä materiaaleja, joten niiden kierrättäminen on paljon helpompaa.
Haitat
- Tuotanto on vielä vähäistä. Toistaiseksi solid state -akkuja ei tuoteta vielä kovin paljoa, sillä niiden massatuotanto on toistaiseksi hankalaa ja kallista. Tuotannon laajentuessa tuotantohintojen uskotaan laskevan skaalaedun vuoksi.
- Raaka-aineiden rajallinen saatavuus. Näissä akuissa käytetään mm. tiettyjä oksideja, sulfideja ja kiinteitä polymeerejä, joiden saatavuus on rajallinen.
- Tietyt teknologiset haasteet. Merkittävästä edistyksestä huolimatta solid state -akkuteknologia on vielä kehitysvaiheessa. Kiinteän litiumin muodonmuutokset lataus- ja purkaussykleissä voivat aiheuttaa sen pintaan halkeamia, mikä altistaa akun oikosuluille. Myös muita lataus-purkaussyklien määrään ja sähkönjohtokykyyn liittyviä haasteita on edelleen olemassa. Lisäksi parhaiten ioneja johtavaa elektrolyyttimateriaalia ei ole vielä saatu selville.
Tuotenumero: 87161
10,49 €
Hinta per kpl
20,98 € / hinta 2 tuotetta kohden
Hinta sis. ALV 25.5%, toimituskulut
-22%
HELLA Akunkenkä
Messinki, harmaa
Tuotenumero: 8KX 174 396-012
verrattuna
ovh:hon
16,03 €
12,49 €
Hinta per kpl
Hinta sis. ALV 25.5%, toimituskulut
Tuotenumero: 1237803
19,99 €Hinta sis. ALV 25.5%, toimituskulut
Solid state -akun ympäristövaikutukset
Sähköautojen akkutuotantoa on moitittu runsaasti, sillä akkutuotannon aiheuttamien ympäristötuhojen ja -päästöjen on katsottu heikentävän sähköauton todellista ekologisuutta. Voisiko solid state -akkuteknologia tarjota ratkaisun näihin ongelmiin?
Ympäristön kannalta näiden akkujen tärkein etu on niiden suurempi energiatehokkuus samalla kun niissä käytetään vähemmän materiaaleja. Tästä huolimatta akkuihin voidaan varata enemmän energiaa kuin perinteisiin Li-ion-akkuihin. Nämä akut voivatkin leikata sähköautoissa käytettävistä akuista aiheutuvaa hiilijalanjälkeä tutkimusten mukaan jopa 39 %, mikä on ympäristön kannalta tällaisten akkujen merkittävin etu.
Toinen ympäristöystävällisyyden kannalta merkittävä tekijä on, että nämä akut ovat kevyempiä. Niinpä sellaisella varustettu ajoneuvo tarvitsee vähemmän energiaa liikkuakseen.
Yllä mainittujen seikkojen lisäksi solid state -akku tarjoaa eettisiä etuja: niiden valmistukseen vaaditaan vähemmän kobolttia ja grafiittia. Niitä tuotetaan erityisesti Kongon demokraattisessa tasavallassa, jossa työoloissa on havaittu merkittäviä puutteita ja jossa on todettu käytettävän myös lapsityövoimaa.
Yhteenveto
- Solid state -akkuteknologian odotetaan yleistyvän tulevina vuosikymmeninä. Näissä akuissa käytetään kiinteässä olomuodossa olevaa elektrolyyttiä nestemäisen elektrolyytin sijaan.
- Solid state -akut ovat kevyempiä kuin perinteiset litiumioniakut, ne vievät vähemmän tilaa ja niihin voidaan varastoida enemmän energiaa. Niiden tuotantoon tarvitaan myös vähemmän raaka-aineita, joten niillä on positiivisia ympäristövaikutuksia. Toisaalta akkuteknologian kehitys on vielä kesken.
- Tiesitkö, että AUTODOC-verkkokaupasta löydät kaiken tarvittavan sähköajoneuvoihin? Lisäksi meillä on laaja valikoima akkuja eri valmistajilta (esim. Bosch auton akut) eri automerkeille ja -malleille. Tutustu kattavaan valikoimaamme jo tänään!
Hyödyllisiä videoita aiheeseen liittyen:
Näin tarkistat autosi akku
Kuinka valita auton akku
Suosituimmat aiheeseen liittyvät tuotteet:
