Vuonna 2020 sähköautojen myynti kasvoi huimasti. Se on hyvä uutinen ilmaston kannalta. Sähköautojen tekniikka ei kuitenkaan vielä ole täydellinen, sillä niiden toimintamatka on edelleen suhteellisen lyhyt ja hinta korkea.
Alalla tehdään onneksi koko ajan paljon kehitystyötä. Nyt ruotsalaisen Chalmersin teknillisen korkeakoulun tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen akun, joka soveltuu juuri sähköautoihin.
Uusi niin kutsuttu massaton akku on monin tavoin parempi kuin aiemmat versiot. Akun kapasiteetti on tällä hetkellä vain viidesosa perinteisen akun kapasiteetista, mutta tutkijat pitävät sitä silti läpimurtona.
Massaton akku keventää sähköautoa
Akku – jota oikeastaan pitäisi kutsua rakenteelliseksi akuksi – on samaan aikaan sekä auton rakennusmateriaali että akku.
Copyright: Chalmers tekniska högskola
Rakenteellista akkua voidaan käyttää esimerkiksi sähköauton korissa, jolloin autoon ei tarvitse erikseen asentaa painavaa akkua.
Näin akku ei siis lisää auton painoa, ja siksi sitä kutsutaan "massattomaksi", sillä sen paino ikään kuin katoaa.
Jos rakenteelliset akut yleistyvät, kyseessä on mullistus sähköautojen tekniikassa. Nykyisin sähköautoissa käytetään raskaita litiumioniakkuja, jotka yleensä vastaavat jopa noin kolmasosaa auton kokonaispainosta. Mitä kevyempiä autot ovat, sitä vähemmän energiaa niiden liikuttamiseen tarvitaan.
Viime vuonna Elon Musk paljasti, että Teslakin yrittää nipistää autojensa painosta rakentamalla akun auton koriin, mutta ruotsalaisten uusi akku vie idean vielä askeleen pidemmälle.
Kuluttaa vähemmän energiaa mutta on lujaa kuin alumiini
Rakenteellisessa akussa on samat peruselementit kuin perinteisessä akussa: kaksi elektrodia ja niiden välissä oleva kerros, joka kuljettaa ioneja edestakaisin, kun akku purkautuu ja latautuu.
Ruotsalaistutkijoiden akussa negatiivinen elektroni on hiilikuitua, positiivinen elektrodi hopeapaperilla päällystettyä litiumrautafosfaattia. Elektrodien välissä on ohut lasikuitukerros, joka on kastettu elektrolyyttiseen nesteeseen. Lopuksi koko paketti laminoidaan kestävään mutta joustavaan materiaaliin.
Näin tutkijat ovat onnistuneet rakentamaan akun, jonka energiatiheys on 24 Wh/kg. Se on 20 prosenttia nykyisten litiumioniakkujen energiatiheydestä.
Koska sähköautojen paino vähenee rakenteellista akkua käytettäessä, akun energiatiheyden ei tarvitse olla suurempi, sillä siitä saadaan silti perinteiseen akkuun verrattuna sama hyöty. Tutkijat tavoittelevat kuitenkin rakenteellisten akkujen energiatiheyden kasvattamista.
Tutkijoiden mukaan hopeapaperielektrodin korvaaminen hiilikuidulla merkitsisi sitä, että välissä olevasta kuitukerroksesta saataisiin nykyistä ohuempi, mistä taas olisi etua auton muotoilussa.
Tutkijat uskovat, että he voivat rakentaa kahden vuoden kuluessa akun, jonka energiatiheys on kolminkertainen ja joka on yhtä lujaa kuin alumiini.