Solid-state-akut voivat yleistyä älypuhelimissa ennen sähköautoja

LG Energy Solutionin arvio on muistutus siitä, ettei jokaista solid-state-akkua koskevaa julkistusta kannata tulkita lähestyväksi sähköautojen läpimurroksi. Yhtiön mukaan teknologia voi tulla ensin pienempiin sovelluksiin, kuten älypuhelimiin ja droneihin, jopa noin vuosikymmenen ennen kuin se yleistyy massamarkkinoiden sähköautoissa. Keskeinen ongelma on suurten kennojen tasalaatuinen ja kustannustehokas valmistaminen. 114

Tämä ei tarkoita, että kehitystyö olisi pysähtynyt. LG Energy Solution on ilmoittanut tavoittelevansa grafiittipohjaisten, täysin kiinteän elektrolyytin sähköautokennojen kaupallistamista vuonna 2029. Muut valmistajat ovat puolestaan ilmoittaneet tätä aiemmista pilotti- ja demonstraatiotavoitteista. Olennaista on erottaa toisistaan pilottituotanto, rajattu prototyyppi ja luotettava, kilpailukykyinen suurtuotanto. 192526

Suurin pullonkaula on tuotannon mittakaava

Solid-state-akussa perinteisen litiumioniakun nestemäinen elektrolyytti korvataan kiinteällä materiaalilla. Ratkaisu voi mahdollistaa suuremman energiatiheyden ja parantaa turvallisuutta, mutta laboratorio-olosuhteissa saavutettu suorituskyky on vasta yksi osa kokonaisuutta.

LG Energy Solution North American johtaja Robert Lee nosti suurimman haasteen esiin Lansingissa järjestetyssä mediatilaisuudessa: suuret kennot on saatava tuotettua suuressa mittakaavassa tasalaatuisina. Pienet kennot ovat helpompia valmistaa, ja niihin tarvitaan vähemmän materiaalia yksikköä kohti. Sähköautot taas vaativat suuria kennoja, valtavia tuotantomääriä ja tasaisen laadun koko valmistusprosessin ajan. 114

Siksi solid-state-kennon toimiminen pienessä elektroniikkalaitteessa ei vielä tarkoita, että sama teknologia olisi valmis miljooniin sähköautoihin. Autoteollisuudessa on osoitettava myös toistettava laatu, pitkä käyttöikä, turvallisuus ja toimiva kustannusrakenne – ei ainoastaan lupaavia energiatiheyslukuja.

Lansingin tehdas kertoo lähivuosien strategiasta

LG Energy Solutionin uusi Lansingissa Michiganissa sijaitseva tehdas tarjoaa konkreettisen kuvan yhtiön lähiajan painopisteistä. 226 eekkerin eli noin 91 hehtaarin laajuinen tehdas on yli 2 miljardin dollarin investointi, ja sen tavoitteena on yli 35 gigawattitunnin vuotuinen akkukennokapasiteetti täydellä tuotantovauhdilla. 37

Tehtaalla valmistetaan suurikokoisia litium-rautafosfaatti- eli LFP-kennoja energiavarastoihin sekä nikkeli-mangaani-koboltti- eli NMC-kennoja sähköautoihin. NMC-kennojen on määrä päätyä muun muassa Toyotan vuoden 2027 Highlander-sähköautoon. 47

Kyse on siis tällä hetkellä perinteisen litiumioniakkuteknologian laajentamisesta, ei tehtaan nopeasta muuttamisesta solid-state-tuotantoon. Ratkaisu kuvastaa sellaisten akkujen kaupallista arvoa, joita voidaan valmistaa jo nyt, samalla kun uuden sukupolven kennoja kehitetään laboratorioissa, pilottilinjoilla ja testiohjelmissa.

Sähköautojen akkukehitys ei ole yhden kortin varassa

LG Energy Solution ja sen kumppanit kehittävät myös litiumioniakkujen seuraavia versioita. General Motors ja LG Energy Solution aikovat aloittaa litium-mangaanirikkaiden eli LMR-prismaattikennojen kaupallisen tuotannon Yhdysvalloissa vuonna 2028. Esituotannon on määrä alkaa tätä aiemmin. Kennoja suunnitellaan tuleviin sähköisiin avolava-autoihin ja suuriin katumaastureihin, ja joidenkin sovellusten toimintamatkatavoitteeksi on ilmoitettu yli 400 mailia eli yli 640 kilometriä. 373940

LG Energy Solutionin tutkimus- ja kehitysmateriaalissa natriumioniakuille ilmoitetaan kaupallistamistavoite vuodelle 2027. Natriumia on maapallolla runsaammin kuin litiumia, ja yhtiö nostaa esiin mahdolliset kustannus-, tehokasvirta- ja kylmän toiminnan edut. Käyttökohteita voivat olla energiavarastot ja edullisemmat sähköautot. 23

Kokonaisuus viittaa hajautettuun etenemiseen: edullisemmat LFP-akut, energiatiheämmät NMC-akut, mangaanipitoiset kemiavaihtoehdot ja uudet kennomuodot voivat parantaa sähköautoja ilman, että koko alan tarvitsee odottaa täysin kiinteän elektrolyytin akkujen läpimurtoa.

Miten kilpailijoiden aikatauluja kannattaa tulkita?

Useat kiinalaiset akkuyhtiöt ja autonvalmistajat ovat ilmoittaneet tavoittelevansa solid-state-akkujen pilottituotantoa, tieajotestejä tai demonstraatioautoja vuonna 2027. Näihin nimiin kuuluvat muun muassa CATL, BYD, Geely, Farasis Energy, CALB ja Gotion High-Tech. 4142

Myös ProLogium on aloittanut solid-state-tehtaan rakentamisen Dunkerqueessa Ranskassa. Yhtiön etenemissuunnitelmassa tuotanto käynnistyy vaiheittain, mikä tekee hankkeesta tärkeän testin sille, voidaanko teknologiaa valmistaa tasalaatuisena huomattavasti suuremmissa määrissä. 43

Ilmoitukset kertovat aktiivisesta kehitystyöstä, mutta eivät vielä todista massamarkkinoiden valmiutta. Vuoden 2027 pilottituotantolinjalla voidaan valmistaa kennoja validointia varten, vaikka teknologia ei vielä täyttäisi autoteollisuuden vaatimuksia korkean saannon, matalien kustannusten ja suuren volyymin osalta.

Prototyypit osoittavat potentiaalia – eivät saatavuutta

Autonvalmistajat testaavat jo solid-state- ja semi-solid-state-kennoja prototyyppiohjelmissa. Factorialin kennoja on käytetty Mercedes-Benz EQS -prototyypissä, ja muut valmistajat arvioivat vastaavia ratkaisuja demonstraatioautoissa. 2153

Prototyyppitestit ovat tärkeitä, koska ne paljastavat, miten akku toimii todellisissa ajo-olosuhteissa. Ne ovat kuitenkin eri asia kuin laajasti myynnissä oleva tuotantoauto. Ennen kaupallista läpimurtoa tarvitaan pitkäkestoista validointia, tasalaatuista valmistusta, toimiva toimitusketju ja liiketoimintamalli, joka toimii sekä autonvalmistajalle että ostajalle.

Mitä tämä merkitsee sähköautoille lähivuosina?

LG Energy Solutionin kannasta perustelluin tulkinta ei ole, että solid-state-akut olisivat kaukana kaikista käyttökohteista. Pienikokoiset ja erikoistuneet laitteet voivat ottaa ne käyttöön ensin, koska niiden kennot ovat pienempiä ja tuotantomäärät rajallisempia. Sähköautoissa kennot ovat suurempia, volyymit valtavia ja tuotantovirheiden kustannukset korkeammat. 113

Jotkin yritykset voivat päästä rajattuun kaupallistamiseen tai demonstraatioautoihin jo ennen vuosikymmenen loppua. LG Energy Solutionin oma vuoden 2029 tavoite osoittaa, että yhtiö jatkaa autokäyttöön tarkoitettujen solid-state-akkujen kehittämistä. 1925 Useimmille sähköautojen ostajille 2020-luvun loppupuolen kehitys tulee kuitenkin todennäköisemmin näkymään parempina litiumioniakkuina – erityisesti LFP-, NMC- ja mangaanipitoisina ratkaisuina – kuin koko alan äkillisenä siirtymänä solid-state-kennoihin.

Tulevia julkistuksia arvioidessa ei siis kannata katsoa vain luvattua julkaisuvuotta. Olennaisempaa on etsiä näyttöä suurten kennojen tuotantosaannosta, käyttöiästä, turvallisuudesta, hinnasta ja sitoutuneesta suuren volyymin autotuotannosta. Ennen kuin nämä palaset on osoitettu yhdessä, ”pilottituotanto” on ennen kaikkea insinöörityön merkkipaalu – ei todiste siitä, että solid-state-sähköautot ovat valmiita valtavirtaan.