Millaisia ​​akkuja on olemassa uusiin energiaajoneuvoihin?

Oct 20, 2025

Jätä viesti

Akut voidaan yleensä luokitella kolmeen pääluokkaan: kemialliset akut, fyysiset akut ja biologiset akut. Niistä kemiallisia akkuja ja fyysisiä akkuja on käytetty massatuotetuissa sähköajoneuvoissa, kun taas biologisia akkuja pidetään yhtenä tulevaisuuden sähköajoneuvojen akkujen tärkeistä kehityssuunnista. Tämänhetkinen käytännön sovellustilanne huomioon ottaen annamme vain yksityiskohtaisen esittelyn kemiallisista akuista.

 

I. Litiumparistot
Litiumakut ovat yksi yleisimmin käytetyistä akkutyypeistä sähköajoneuvoissa. Vaikka ne ovat olleet käytössä vasta 1970-luvulta lähtien, ne ovat nopeasti dominoineet sähköajoneuvojen akkumarkkinoita korkean energiatiheytensä ja pitkän käyttöiän ansiosta. Tällä hetkellä sähköajoneuvoissa käytettävät litiumakut sisältävät pääasiassa litium-rautafosfaattiakkuja ja litium-nikkeli-mangaani-kobolttioksidiakkuja, ja näillä kahdella akutyypillä on merkittäviä eroja omissa ominaisuuksissaan, joten niiden yksityiskohtainen selitys ja vertailu on tarpeen.

(1) Litium-rautafosfaattiakut
Varhaisiin litiummangaanioksidiakkuihin verrattuna litiumrautafosfaattiakuilla ei ole merkittävää energiatiheyden eroa, joka on noin 100-110 Wh/kg. Niiden lämpöstabiilisuus on kuitenkin paras nykyisten ajoneuvojen litiumakkujen joukossa. Sisäiset kemialliset komponentit alkavat hajota vasta, kun akun lämpötila saavuttaa 500-600 astetta, kun taas litiumkobolttioksidiakkujen sisäiset kemialliset komponentit, jotka ovat myös litiumakkuja, ovat jo epävakaassa tilassa 180-250 asteessa. Toisin sanoen litiumrautafosfaattiakkujen turvallisuus on litiumakkujen joukossa paras, ja tästä syystä niistä on tullut yksi sähköajoneuvojen pääakkutyypeistä.

(2) Litium-nikkeli-mangaani-kobolttioksidiakut
Litium-rautafosfaattiakkuihin verrattuna Tesla Model S:ssä käytetyillä litium-nikkeli-mangaani-kobolttioksidiakuilla on paljon suurempi energiatiheys painon mukaan, noin 200 Wh/kg. Tämä tarkoittaa, että samanpainoisilla litium-nikkeli-mangaani-kobolttioksidiakuilla on pidempi ajomatka kuin litiumrautafosfaattiakuilla. Niiden haitat ovat kuitenkin myös ilmeisiä. Kun akun lämpötila on 250-350 astetta, sisäiset kemialliset komponentit alkavat hajota, mikä asettaa erittäin korkeat vaatimukset akunhallintajärjestelmälle. Jokainen akkukenno on varustettava erillisellä turvalaitteella. Lisäksi kunkin kennon pienen koon vuoksi yksittäisen ajoneuvon akkukennojen määrä on erittäin suuri.

 

II. Nikkeli-metallihydridiakut
Nikkeli-metallihydridiakut ovat litiumakkujen lisäksi toinen yleisimmät sähköajoneuvojen akut. Ne ovat kehittyneet vähitellen 1990-luvulta lähtien. Monet hybridiajoneuvot, kuten Toyota Prius, käyttävät tämäntyyppistä akkua energian varastointikomponenttina. Niiden energiatiheys ei juurikaan eroa tavallisten litiumakkujen energiatiheydestä, noin 70-100 Wh/kg. Koska yksittäisen akkukennon jännite on kuitenkin vain 1,2 V, mikä on kolmasosa litiumakkujen jännitestä, akun tilavuus on suurempi kuin litiumakkujen, kun vaadittu jännite on sama.

 

Kuten litiumakut, myös nikkeli-metallihydridiakut vaativat akunhallintajärjestelmän, mutta niissä kiinnitetään enemmän huomiota akun latauksen ja purkamisen hallintaan. Syy tähän eroon johtuu pääasiassa nikkeli-metallihydridiakkujen "muistivaikutuksesta", mikä tarkoittaa, että akun kapasiteetti heikkenee lataus- ja purkujakson aikana. Ylilataus tai ylipurkaus voi myös nopeuttaa akun kapasiteetin menetystä (tämä litiumakkujen ominaisuus voidaan melkein jättää huomiotta). Siksi valmistajien nikkeli-metallihydridiakkujen akun ohjausjärjestelmä on asetettu aktiivisesti välttämään yli- ja ylilataamista, esimerkiksi säätämään keinotekoisesti lataus- ja purkualuetta tietyllä prosenttiosuudella kokonaiskapasiteetista kapasiteetin laskun hidastamiseksi.