Puhelimen, matkatietokoneen ja sähköauton akut ovat litiumpohjaisia, tarkemmin sanottuna ne ovat litiumioniakkuja. Tuohon se yhteinen rinnakkaiselo päättyykin. Puhelimen tai tietokoneen akuissa ei ole akunhallintaa, joka on elintärkeä osa sähköauton akun toimivuuden kannalta. Ilman tuota järjestelmää sen käyttöikä kaiketi vastaisi mobiililaitteita. Akunhallinta eli BMS ( Battery Management System) pitää sisällään melkoisen määrän erinäisiä antureita, jotka keräävät jatkuvasti dataa akun tilasta. Tässä olennaisimmat: Akuston jännitteen mittaaminen, akkuun ladattavan tai siitä purkautuvan virran mittaaminen, akun kytkeminen pois käytöstä, mikäli arvot eivät pysy vaadittujen raja-arvojen sisällä, yksittäisten kennojen jännitteiden mittaaminen, kennojen lämpötilan mittaaminen, kennoston eri osien välisen varauksen tasapainottaminen, akun varaustilan, kunnon ja toimintakyvyn arviointi ja kaiken tämän informaation välittäminen ajoneuvolle.

Varmaan yksi tärkeimmistä mittauksista on kennojen lämpötilan seuraaminen. Liika kuumuus vahingoittaa akun elektronisia komponentteja ja lyhentää akun käyttöikää. Jos puhutaan toimintamatkasta, niin akun optimaalinen lämpötila on 21 astetta. Tuossa lämpötilassa akun jäähdytysjärjestelmä ei ole aktiivinen, joten kaikki energia käytetään auton liikuttamiseen. Myöskään lisäenergiaa ei tarvita matkustamon jäähdyttämiseen tai lämmittämiseen.

Yleisimmät akkutyypit ovat tällä hetkellä: NCA (nikkeli-koboltti-alumiini) ja NCM (nikkeli-koboltti-mangaani). Nämä ovat litiumioniakkuja, joiden energiatiheys on hyvä, joka tarkoittaa käytännössä pidempää toimintamatkaa. Tämän takia niiden käyttö on yleisempää kalliimmissa autoissa. Näiden rinnalle on tullut LFP-tyyppi, jota Tesla käyttää model 3 mallissa. Se on myös löytänyt vahvan paikan kiinalaisten sähköautojen valmistajien parissa. LFP-akuissa ei käytetä tuota huonon maineen saanutta kobolttia, jonka louhimiseen liittyvät eettiset ongelmat ovat olleet vahvasti esillä viime vuosina. Se kestää myös enemmän latauskertoja kuin aiemmin mainitut akkutyypit ja on myös niitä edullisempi. Tuo ominaisuus perustuu vahvasti nikkelin ja koboltin korvaamiseen raudalla ja fosfaatilla. Miinuksena vähäisempi toimintamatka ja huonot kylmäominaisuudet.

Kiinassa on kehitetty na-ioniakku, jossa litium korvataan natriumilla. Sen energiatiheys ei ole samaa luokkaa kuin litiumakuissa, mutta valmistuskustannukset ovat huomattavasti pienemmät. Ensimmäiset na-akuilla toimivat sähköautot tulevat myyntiin Kiinassa jo tänä vuonna. Ne eivät tule kilpailemaan kaikilla alueilla litiumakkujen kanssa. Niiden käyttöalueena nähdään lähinnä lyhyen kantaman sähköautot ja kaksipyöräiset. Toinen tärkeä na-akkujen sovellusalue on energiavarastot, joissa yhtenä tärkeänä ominaisuutena on mahdollisimman alhainen hinta, mutta joissa korkea energiatiheys ei ole niin tärkeää. Na-akut tulevat luultavasti olemaan avainasemassa näissä sovelluksissa.

Saksasta kuuluu myös hyviä uutisia. BMW on kehittänyt litiumioniakun, joka on valmistajan mukaan energiatiheydeltään ainakin 20 prosenttia aiempia tehokkaampi. Baijerissa tehtyjen laskelmien mukaan niiden tarjoama toimintamatka ja latautumisnopeus ovat 30 prosenttia nykytekniikkaa suurempia. Uuden akun katodissa käytetään enemmän nikkeliä ja vähemmän kobolttia. Anodissa on enemmän piitä. Anodi on yksi merkittävimmistä osista sähköauton akkua. Sen suorituskyky vaikuttaa akun tehokkuuteen ja kokonaistoiminta-aikaan.

Tähän joukkoon voidaan lisätä vielä solid-state-akku. Sen kehitystyössä Toyotalla on ollut vahva rooli. Perinteisissä akuissa elektrolyytti on nestemäistä, mutta tässä akkutyypissä se on kiinteää. Tämän akun etu on pieni koko, mutta samalla suuri teho. Eli koon ja tehon suhde on erinomainen. Se on myös paloturvallinen, koska siinä ei ole nesteen muodossa olevaa palonarkaa elektrolyyttiä. Kolmantena kohtana yleensä mainitaan pidempi käyttöikä, koska elektrodit eivät kärsi samalla tavalla korroosiosta kuin Li-ion-akuissa. Lataussyklien määrän väitetään myös olevan kymmenen kertaa suurempi kuin litiumakuissa. Tätä akkutyyppiä on kehitetty pitkään ja sen tulo markkinoille on viivästynyt vuodesta toiseen. Toyotan viimeisin lupaus on, että se on kuluttajakäyttöön valmis joskus kolmen, neljän vuoden päästä. Hyvää vaihtoehtoa toki kannattaa odottaa pidempäänkin.

Tämä akkujen eri malleista. Mutta miten ne sitten kestävät? Onko akku vaihtokunnossa, kun kahdeksan vuoden takuuaika on ohitse? Nämä ovat melko yleisiä kysymyksiä, joihin asiantuntijat joutuvat vastaamaan. Täysin varmaa vastausta näihin kysymyksiin ei pystytä edes antamaan, koska akkujen seuranta ei yllä vielä kahteenkymmeneen vuoteen. Toyota Prius tuli myyntiin Japanissa vuonna 1997, Teslan Roadstar 2008 ja Nissan Leaf 2010. Eli voidaan puhua lähinnä maksimissaan 15-vuoden seurannasta. Toki sekin on jo aika hyvä lukema.  

Sähköautoja on jonkin verran taksikäytössä. Akkujen kestävyyden arvioinnin kannalta se on hyvä testiympäristö, koska autoilla ajetaan paljon. Meillä Riihimäellä on taksissa Tesla S, jolla oli kolmisen vuotta sitten ajettu 600 000 km ja se on edelleen ajossa. Kun omistajaa silloin haastateltiin, niin hän kertoi akkuviasta, joka ”operoitiin” ja se meni takuuseen. Muuten autossa ei ole ollut isompia murheita. Itse kyselin pari vuotta sitten kuulumisia ja sain tietää, että auton ovien kahvat on uusittu.

Yleinen arvio akkujen elinkaaresta on, että ne kestävät auton iän. Silloin puhutaan 15-20 vuoden jaksosta. Eli tuo lukema on monessa maassa se kohta, kun autolle tulee romutusikä vastaan. Suomessa se on kansainvälisesti melko korkea eli noin 22 vuotta ja suunta on ollut ylöspäin. Toki sähköauton kohdalla sen luulisi olevan jopa tuota korkeampi, koska vikaantumispaikkoja on niissä huomattavasti vähemmän. Akkukäyttöisessä autossa on puolta vähemmän osia kuin bensa – tai dieselautossa. Liikkuvien osien kohdalla suhde on toki vielä suurempi. Sähköautossa niitä on noin 20 ja verrokkiryhmässä noin 200.

Kun auton elinkaari on lopussa, niin akun arvokkaat metallit voidaan kierrättää tai sitä voidaan käyttää vaikkapa aurinkopaneelien yhteydessä energiavarastona. Heikompi varauskyky ei ole ongelma tuossa käytössä. Fortum on myös kehittämässä akkujen kierrätystä. Fortum Battery Recycling aloitti toimintansa tänä vuonna Harjavallassa. Kierrätysprosessissa käytöstä poistuneista litiumakuista otetaan talteen kriittiset metallit ja niistä valmistetaan kierrätysraaka-ainetta akkuteollisuuden tarpeisiin.

Tesla on hiljattain julkaissut harvinaisen päivityksen, joka koskee akkujen varauskykyä ja miten se heikkenee vuosien myötä. Kyseessä on Model S ja Model X-mallit, joiden akut ovat olleet pidempään käytössä. Valmistaja väittää, että sen akut menettävät vain noin 12% sen kapasiteetista 350 000 km jälkeen. Jos tuo todella pitää paikkansa, niin sille on toki syytä peukuttaa.

Akkujen tilaa seurataan myös ns. Recurrent-seurantasovelluksen avulla. Käyttäjiä tuossa tutkimuksessa on mukana 14 000. Se osoittaa tarkalleen, mikä on akkujen historia eri sähköautomerkeissä ja -malleissa. Yleinen johtopäätös on, että sähköautojen akkujen vaihtoaste on noin 1,5 % ja nuo ikävät tilanteet tulevat lähinnä takuuaikana. Seurannan aikana on tullut myös ilmi, että uudemmissa akuissa on paljon vähemmän ongelmia kuin vanhemmissa.

Asiat lähtivät ikävään suuntaan modernin sähköautoaikakauden alussa, kun ensimmäiset Nissan LEAF -sähköautot ilmestyivät. Noiden varhaisten autojen akut heikkenivät nopeasti kuumassa ja kuivassa ilmastossa, kuten Arizonassa. Ensimmäisen sukupolven akuissa oli vain ilmajäähdytys, jossa ei ollut tukena edes puhallinta. Nykyisissä akuissa käytetään lähinnä nestejäähdytystä. Se on todettu kaikista vaihtoehdoista tehokkaammaksi. Toki Nissan löysi akkujen heikkoon kestoon melko nopeasti ratkaisun. Tämän seurauksena Nissanin Ison-Britannian markkinointijohtaja Nic Thomas kertoi vuosi sitten: ”Lähes kaikki koskaan valmistamamme akut ovat edelleen autoissa, ja olemme myyneet sähköautoja 12 vuoden ajan”. Tesla Model S -akuilla oli myös taipumus hajota melko nopeasti, joten sekin oli yksi automalli lisää ensimmäisten vuosien kompuroinnissa. Näistä ikävistä tapahtumista sai alkunsa urbaani legenda akkujen heikosta kestävyydestä. Se taitaa olla edelleen yksi Esson baarin takapöydän keskusteluaiheista.

Mitä tulee Toyotan Prius-malliin, niin taksikäytössä niillä ajettiin jopa 500 000 kilometriä. Toyota Proace EV on saman valmistajan logolla varustettu pakettiauto. Se valmistetaan kuitenkin Ranskassa Stellantis-yhteistyön tuloksena. Korirakenne ja voimalinja ovat yhtäläiset sisarmalliensa, Peugeot e-Expertin, Citroen e-Jumpyn ja Opel Vivaro-e:n kanssa. Proacen akkutakuu on jossain päin maailmaa miljoona kilometriä tai viisitoista vuotta. Meillä se on toki lyhyempi. Tuo lukema kertoo ainakin sen, että valmistajalla on vahva luotto akun kestävyyteen. Kate autoa kohti on kuitenkin sen verran pieni, puhutaan yleensä muutamasta tuhannesta eurosta, että takuuaikana esiin tulevat akkuongelmat kuluttaisivat tuon katteen melko nopeasti.  

Miten akut kestävät pikalatausta? Sähköautojen kohdalla tuo on yleinen esillä oleva keskusteluaihe. Yleinen ohjeistus on ollut, että akun kestävyyden kannalta sitä ei suositella. Mutta tästäkin on tullut hiljakkoin uutta tietoa. Se pohjautuu yli 12 500 Teslan dataan Yhdysvalloissa. Nuo tiedot on saatu jo aiemmin mainitsemani Recurrent-seurantapalvelun kautta. Kerätty data osoittaa, että pikalatauksella ei ole merkitystä akun kestävyyteen, vaikka sitä käytettäisiin säännöllisesti. Tesla on aiemmin kehottanut välttämään auton jatkuvaa pikalataamista, mutta tuo kohta on nyt poistettu auton ohjekirjasta. Pikalataaminen nostaa tavallista enemmän akun lämpötilaa, joten sen pitäisi vaikuttaa sen käyttöikään. Olen hieman skeptinen tuon tuloksen ja epäilen, että asia ei ole vielä lainkaan lopullisesti selvitetty.

Yhteenvetona uskallan väittää, että sähköauton akun kestävyys ei ole ongelma. Toki ne voivat vikaantua, mutta nuo ikävät tilanteet tulevat esille yleensä jo takuuaikana. Akkua ei myöskään tarvitse aina vaihtaa kokonaan, vaan korjaustoimenpide voidaan tarvittaessa kohdistaa yksittäiseen kennoon. Suomi on myös sellaisella leveysasteella, että akku viihtyy näissä olosuhteissa paremmin kuin jossain kuumissa maissa. Eli sen käyttöikä on pidempi täällä kuin esimerkiksi Floridassa.

Uskallan väittää, että tämän vuosikymmenen lopussa autoissa on akkuja, jotka poikkeavat olennaisesti nykyisistä. Niiden tarjoama toimintamatka ylittää 1000 km. Ne ovat myös edullisia ja niiden valmistus ei aiheuta nykyisenkaltaisia ympäristöongelmia. Ennustaminen on tunnetusti vaikeaa, mutta noissa ajatuksissani ei kaiketi ole mitään mystistä. Akkujen kohdalla uusia innovaatioita syntyy vuosittain, joten niiden kehittämisestä vastaavat yksiköt tuskin kaivautuvat poteroon ja tyytyvät jo saavutettuihin tuloksiin.