Tesla Model S

Tulevaisuuden sähköauto latautuu hetkessä

Yhdysvaltalainen autoyhtiö Tesla on Model S -luksusmallillaan herättänyt sähköauton sadan vuoden unesta ja kehittänyt akkutekniikan huippuunsa. Seuraava askel on akkujen korvaaminen superkondensaattoreilla, jotka voidaan ladata sekunneissa.

keskiviikko 10. syyskuuta 2014 teksti Carsten Nymann

Tesla Model S vaikuttaa hypernodernilta keksinnöltä, mutta itse asiassa sen perustekniikka on vanhempaa kuin bensiiniauton.

Ensimmäiset sähköautot kehitettiin jo 1800-luvun lopulla pian sen jälkeen, kun ranskalainen Gaston Planté oli keksinyt uudelleenladattavan lyijyakun.

Tesla ei tosin käytä lyijyakkuja vaan nykyaikaisempia litiumioniakkuja. Silti (Suomessa) suunnilleen 100 000 euroa maksava Tesla-auto kulkee vain noin 500 kilometriä yhdellä latauksella, ja sen akun lataaminen kestää tunteja.

Tulevaisuuden sähköautossa ei olekaan enää akkuja, vaan niin sanottuja superkondensaattoreita, jotka latautuvat silmänräpäyksessä.

Nanotekniikka parantaa sähköautoja

Massachusettsin teknillisessä korkeakoulussa (MIT) Yhdysvalloissa kehitetään parhaillaan superkondensaattoria, joka voidaan ladata sekunneissa ja joka varastoi kymmenen kertaa niin paljon energiaa kuin litiumioniakut.

Siinä missä litiumioniakun toiminta perustuu kemiallisiin reaktioihin, kondensaattori varastoi ja purkaa energiaa sähkömagnetismin avulla.

Energiatiheys – ajettavien kilometrien määrä suhteessa "akun" painoon – on superkondensaattorissa toistaiseksi vielä paljon alhaisempi kuin nykyisissä akuissa, mutta kondensaattorista kehitetään nanotekniikan avulla MIT:ssä erittäin tiivistä ja pienikokoista versiota.

Jos hanke onnistuu, sähköautot pystyvät ajamaan tuhansia kilometrejä yhdellä latauksella ja näin ne syrjäyttävät kertaheitolla bensiiniautot.

Kaksi suurta haastetta

Odoteltaessa superkondensaattorin valmistumista karismaattisen Elon Muskin johtama Tesla toivoo voivansa parantaa ja levittää käyttöön perinteisiä sähköautoja tarjoamalla yrityksen kehittämää tekniikkaa vapaasti kaikkien käytettäväksi.

Insinööreillä on edessään kaksi suurta haastetta. Latausaikaa, joka nykyään on 5–10 tuntia ladattaessa akku täyteen, pitää lyhentää, ja akkujen 8–10-vuotista elinkaarta pitää pidentää.

Salamannopeat laturit rikkovat akun

Molemmat suuret ongelmat liittyvät akun sisällä tapahtuvaan ilmiöön. Ajan mittaan litiumia kerrostuu elektrodeille, kun akkua ladataan. Tietyn ajan kuluttua ainetta on kasaantunut niin paljon, että elektrodit saavat kontaktin toisiinsa, ja tällöin akku romahtaa.

Mitä voimakkaampi jännite akussa on, sitä nopeammin ainetta kasautuu. Jos siis insinöörit rakentavat laturin, joka voi ladata akun 10 minuutissa, akku ei kestä sitä.

Yhdysvaltalaistutkijat yrittävät ratkaista ongelmaa muun muassa valmistamalla elektrodit sellaisesta metalliseoksesta, joka estää litiumia sitoutumasta siihen.

Litiumioniakku

Litiumioniakun toiminta perustuu siihen, että litiumionit (litiumin sähköisesti varautuneet atomit) akun purkautuessa kulkevat negatiiviselta elektrodilta positiiviselle elektrodille. Akkua ladattaessa ulkoinen virtalähde kääntää ionien kulkusuuntaa 180 astetta ja lähettää ionit takaisin negatiiviselle elektrodille.

Lue tästä

Ehkä sinua kiinnostaa...

TILAA TIETEEN KUVALEHDEN UUTISKIRJE

Voit ladata ilmaisen erikoisnumeron, Uskomattomat aivot, heti, kun olet tilannut uutiskirjeen.

Etkö löytänyt, mitä etsit? Tee haku tästä: