Tesla-tutkija lupaa akulle 100 vuoden käyttöiän

Kanadalaistutkimus lupaa nikkelipohjaiselle sähköauton akulle pidempää ikää kuin useimmille ihmisille.

Kanadalaistutkimus lupaa nikkelipohjaiselle sähköauton akulle pidempää ikää kuin useimmille ihmisille.

Shutterstock / TierneyMJ

Sähköautovalmistaja Teslan tutkija Jeff Dahn tavoittelee akkua, jonka käyttöaika on pidempi kuin sen käyttäjien odotettu elinikä. Dahn on yksi maailman johtavista akkualan asiantuntijoista.

Dahnin tutkijaryhmä kanadalaisessa Dalhousien yliopistossa on julkaissut tutkimuksen, jossa kuvataan, miten oikealla nikkelin, mangaanin ja koboltin yhdistelmällä akku kestää toimintakunnossa yli 100 vuotta.

Pitkäikäiset akut voisivat toimia myös sähkövarastoina. Se taas auttaisi tasoittamaan kotitalouksien sähkönkulutusta niin, että kulutushuippujen aikaan ei tarvitsisi lisätä sähköntuotantoa.

100 vuoden käyttöikä 25 asteessa

Nyt 65-vuotias Jeff Dahn on kehittänyt akkuja lähes koko uransa ajan. Hänen työryhmänsä viimeisin tutkimus ilmestyi vertaisarvioidussa Journal of Electrochemistry JES -tiedeaikakauslehdessä.

Tutkimusraportin mukaan muunnellulla nikkeliakulla on suurempi energiatiheys kuin litium-rauta-fosfaattiakuilla, jotka ovat yleistyneet esimerkiksi autoissa suhteellisen edullisen hintansa ja pitkän käyttöikänsä ansiosta. Suuri energiatiheys tarkoittaa sitä, että akku voi varastoida paljon energiaa.

Kanadalaistutkijoiden NMC- eli litium-nikkeli-mangaani-kobolttioksidiakussa tavanomainen useasta piikiteestä koostuva katodi on korvattu yhdellä grafiittikiteellä. Näin ehkäistään hapettumista ja pidennetään akun ikää.

Akkua on tähän mennessä testattu päivittäin 4,5 vuoden ajan eri jännitteillä ja eri lämpötiloissa. Suurin lämpötila on ollut 70 astetta. Nyt testituloksia on verrattu muun muassa litium-rauta-fosfaattiakkuun.

6,4 miljoonaa kilometriä väsymättä

Tutkijoiden päätelmä on yksiselitteinen.

NMC-akussa on muita akkutyyppejä suurempi energiatiheys. Lisäksi se toimii optimaalisesti 3,8 voltin jännitteellä, kun taas muissa akuissa jännite on 4,5 volttia tai enemmän. Pienempi jännite tarkoittaa pienempää hapettumisriskiä. Näin saavutetaan teoriassa 100 vuoden käyttöikä, jos akun lämpötila pysyy 25 asteessa.

Miinuspuolella on hinta. NMC-akun valmistaminen on ainakin aluksi kalliimpaa kuin tavanomaisten akkujen.

Sopii myös kotikäyttöön

Tulokset ovat siis lupaavia, mutta kestää silti vielä jonkin aikaa, ennen kuin sadan vuoden akku on kaupoissa.

Vaikka NMC-akkua on kehitetty tiiviissä yhteistyössä Teslan kanssa, uuden tekniikan yhteensovittaminen Teslan moottorin kanssa vaatii vielä työtä.

Keväällä tutkijaryhmä ilmoitti, että NMC-akku voisi periaatteessa pitää sähköauton liikkeessä 6,4 kilometriä.

Kilometrimäärä vastaa 160 kierrosta maapallon ympäri ja 12 000:ta latauskertaa.

Nykyiset sähköauton akut menettävät puhtinsa yleensä 800 latauskerran ja reilun 300 000 kilometrin ajon jälkeen.

Tutkijat korostavat, että NMC-akku sopii paljon muuhunkin kuin sähköautoihin. Se mahdollistaisi esimerkiksi sähkön varastoinnin kodeissa. Akku voitaisiin ladata verkkosähköllä yöllä, jolloin yleinen sähkökulutus on pientä. Tasaamalla kotitalouksien verkkosähkön kulutusta voitaisiin myös vähentää sähköntuotantoa.

Akkutuotannon odotetaan viisinkertaistuvan vuosina 2020–2030. Samaan aikaan aurinkokennojen ja muun uusiutuvan energian tekniikan kehitys kiihtyy. Tutkijat uskovatkin, että kotitalouksille on tarjolla halpoja ja tehokkaita energianvarastointiratkaisuja viimeistään kymmenen vuoden kuluessa.