Maailman suurimpiin autonvalmistajiin kuuluva japanilainen Toyota luottaa sähköautoissaan useisiin erilaisiin akkutekniikoihin. Yritys kertoi siirtyvänsä kiinteäelektrolyyttisten akkujen kehitystyöstä pian sarjatuotantoon ja tuovansa tarjolle lähivuosina kolme erilaista nestemäiseen elektrolyyttiin perustuvaa akkua.
Autonvalmistaja Toyota kertoi tulevista akku- ja sähköautohankkeistaan kesän “Let’s Change the Future of Cars” -tilaisuudessa. Siellä sähköautojen tuotannosta vastaava Takero Kato alleviivasi erityisesti akkuteknologian kehityksen mahdollistamaa tarjontaa, joiden kautta yritys pyrkii vastaamaan erilaisten asiakkaiden erilaisiin käyttötarpeisiin nykyisten usean eri kokoisten polttomoottorien tavoin.
“Me tarvitsemme erilaisia akkuvaihtoehtoja, aivan kuten aiemmin on tarvittu erilaisia moottorivaihtoehtoja polttomoottoriautoissa. On tärkeää, että voimme tarjota akkuratkaisuja, jotka sopivat täydellisesti sekä laajaan mallistoon että erilaisille asiakkaille”, tähdensi Toyotan sähköautojen valmistuksesta vastaava Takero Kato.
Tapahtumassa yritys esitteli neljä erilaista seuraavan sukupolven nestemäistä, että kiinteää elektrolyyttiä käyttävää akkuversiota. Siellä kerrottiin myös kahdesta tulevaisuuden askeleesta kiinteäelektrolyyttisten akkujen suhteen. Tällä hetkellä alan standardi on nestemäistä elektrolyyttiä sisältävä korkeajänniteakku, joita kannattaa yrityksen mukaan kehittää edelleen, jotta niiden energiasisältö, tuotantokustannukset sekä latausnopeudet parantuvat.
Kehitystyö keskittyy Toyotan mukaan kolmeen eri suuntaan: perustason suorituskykyiseen litiumioniin, edulliseen litiumrautafosfaattiin sekä erittäin korkeaan suorituskykyyn litiumioniratkaisuihin. Esimerkiksi Toyotan seuraavan sukupolven täyssähköautojen esittelyn yhteydessä vuonna 2026 tullaan näkemään suorituskykyyn tähtäävä litiumioni-akku, joka kasvattaa ajoneuvon ajokantaman yli 800 kilometriin yhdessä parantuneen aerodynamiikan sekä ajoneuvon alentuneen omamassan myötä.
Toyota jatkaa myös edullista litiumrautafosfaattiteknologiaa, joka tukee edullisuutensa ansiosta täyssähköautojen yleistymistä. Akku perustuu bipolaariseen akkuteknologiaan, jonka käyttöä Toyota on testannut jo pitkään itselataavien hybridimallien nikkeli-metallihydridi-akuissa (NiMH). Tulevissa malleissa hyödynnetään edullista litiumrautafosfaattia (LiFePo), joiden tuotanto on alkamassa 2026-2027. Yrityksen kolmas kehittynein kehityssuunta on korkean suorituskyvyn akku, joka yhdistää bipolaarisen kennorakenteen pitkälle kehitettyyn litiumioni-rakenteeseen sekä kehittyneeseen nikkelikatodiin. Sen lopputuloksena voidaan yrityksen mukaan nähdä akku, joka yhdessä parantuneen aerodynamiikan sekä alentuneen ajoneuvon omamassan myötä nostaa ajokantaman yli 1 000 kilometriin. Sen DC-pikalataus on 20 minuuttia tai alle ja tuotannon alkaisi 2027-28
Toyota on tehnyt myös läpimurron kiinteäelektrolyyttisten litiumioniakkujen kestävyydessä, jossa akkujen ionien nopeamman liikkeen eivätkä ole niin herkkiä korkeille jännitteille tai lämpötiloille. Nämä ominaisuudet kääntyvät asiakkaan eduksi erittäin hyvänä latausnopeutena sekä akun antotehona kuin myös akun energiatiheydessä, eli siinä kuinka paljon akku voi kokoonsa nähden antaa tehoa ulos. Ongelmana on tähän asti ollut odotettavissa olevan käyttöiän lyhyys, mutta siihen yritys on löytänyt ratkaisun, ja suunta onkin nyt kohti kiinteäelektrolyyttisten akkujen sarjatuotannon aloittamista.
Toyotan tavoitteena on tarjota uudenlaisia kiinteäelektrolyyttisten litiumioniakkuja vuodesta 2027 – 2028 alkaen. Ne tulevat tarjoamaan 20 prosentin lisäyksen ajokantamaan verrattuna suorituskykyiseen akkuun (n. 1 000 km) ja DC-pikalatauksen 10 minuuttiin tai alle (SOC = 10 – 80 %). Ja yritys pyrkii kehittämään akkua myös edelleen, jotta kiinteäelektrolyyttisen ajokantama olisi jopa 50 prosenttia nykyistä suurempi.
Akkupaketin korkeudella on myös vaikutus auton toimintamatkaan
Aerodynamiikan rooli on kaikkien ajoneuvojen toimintamatkan kannalta merkittävää. Näin on myös sähköautoissa, jotka ovat pääosin varsin korkeita malleja. Toyotalla ajatusmallin keskiössä täyssähköautoissa on akkupaketin korkeus, mikä tyypillisesti korin alle sijoitettuna komponenttina nostaa lattiaa korkeammalle. Tämä lisää luonnollisesti ajoneuvon kokonaiskorkeutta ja lisää siten otsapinta-alaa vähentäen siten käytettävissä olevaa ajokantamaa.
Mikäli akun korkeutta voidaan madaltaa, sallii se silloin ajoneuvon kokonaiskorkeuden madaltamisen, CdA-arvon pienenemisen ja siten ajokantaman parantamisen. Siksi Toyota kertoo kehittävänsä tulevista akuistaan aiempaa matalampia. Esimerkiksi Toyota bZ4X -mallin akkupaketin korkeus on noin 15 sentin ja seuraavan sukupolven akkupaketeissa tähdätään noin 12 ja urheilumalleissa jopa 10 sentin tasoille.
Lisää: Toyotan sähköautojen ja akkujen kehitys, tiedote (LINKKI) ja videoesitykset liitteineen (LINKKI)
Kuvituskuva: Toyota