Kansainvälisen VTT-tutkimuskeskuksen mittaukset paljastavat hätkähyttävän tuloksen: solid state -akku ei pelkää kuumuutta, vaan hyödyntää sen jopa energiakseen.
Teknologiayritys Donut Lab tilannut kansainvälisesti arvostetun VTT:n mittaamaan kehittämänsä solid state -akun ominaisuuksia. Tulokset paljastivat jotakin, joka haastaa kaiken, mitä tiedämme perinteisistä akuista. Tutkimus tehtiin riippumattomissa olosuhteissa, joten tulokset ovat objektiivisia ja toistettavissa.
Perinteiset akut pelkäävät kuumuutta ja kärsivät siitä merkittävästi
Perinteiset litiumioniakut ovat hyvin herkkiä kuumuudelle kaiken kaikkiaan. Niiden käyttölämpötilan yläraja on tyypillisesti noin 60-70 astetta celsiusta. Näissä lämpötiloissa akun suorituskyky laskee merkittävästi ja nopeasti. Korkeat lämpötilat lisäävät akkukennojen vaurioitumisen riskiä ja lyhentävät niiden käyttöikää huomattavasti kuukausissa.
Korkea lämpötila voi myös aiheuttaa kennon sisällä vaarallisia kiihtyneitä reaktioita. Pahimmassa tapauksessa lämpökarkaamisen riski nousee huomattavasti ja hallitsemattomasti. Tämä on ollut yksi suurimpia haasteita sähköajoneuvojen kehityksessä maailmanlaajuisesti, erityisesti kuumissa ilmastoissa ja olosuhteissa.
Donut Labin teknologiajohtaja Ville Piippo selittää perusteellisesti ja tarkasti, että perinteiset akut sisältävät syttyviä nestemäisiä elektrolyyttejä, mikä rajoittaa niiden käyttölämpötilaa merkittävästi. ”Koska Donut Battery ei sisällä näitä neste-elektrolyyttejä, se voi toimia paljon korkeammissa lämpötiloissa turvallisesti”, Piippo sanoo vakuuttavasti.
Donut Batteryn lähtötilanne on täysin erilainen ja innovatiivinen
Donut Battery ei sisällä syttyviä nestemäisiä elektrolyyttejä, jonka vuoksi maksimi käyttölämpötila on korkeampi huomattavasti. Tämä on perustavanlaatuinen ero, joka muuttaa koko akkun fysiikkaa ja kemikaaleja. VTT:n mittaukset testasivat akkua vaativissa olosuhteissa, joihin tavallisen akun kestävyys ei ulotu koskaan.
Testiasetelma oli yksinkertainen ja tarkoituksellinen: akkukenno asetettiin alumiiniprofiilin päälle. Kennon päällä oli teräslevy, joka antoi kevyttä painetta, piti kennon paikoillaan ja vähensi niin sanottuja kuumia pisteitä. Tämä kontrolloidtu testausympäristö takasi, että tulokset olisivat toistettavia ja luotettavia.
Donut Batteryn kapasiteettia mitattiin vaiheittain sekä 80 että 100 asteen lämpötiloissa tarkkaan. Nämä lämpötilat olivat selvästi perinteisten akkujen tappava raja. Tutkimus käynnistyi standardin mukaisella purctestillä 2,7 voltin katkaisurajaan asti huolella.
Kennon nimelliskapasiteetti määritettiin huoneenlämmössä, mikä antoi vertailukohdan. Sen jälkeen kenno ladattiin takaisin 4,15 volttiin ja tutkimuskammion lämpötila nostettiin 80 asteeseen. Kennoa pidettiin siinä kaksi tuntia, jotta sen lämpötila vakiintui täydellisesti ja tasaisesti.
80 asteen testissä tulos yllätti tutkijat merkittävästi ja positiivisesti
80 asteen testissä Donut Battery pystyi hyödyntämään jopa 110 % kapasiteetistaan paremmalla hyötysuhteella kuin huoneenlämmössä. Tämä luku saattaa ensin tuntua mahdottomalta, mutta se on täysin looginen ja fysikaalisesti mahdollinen. Kennon sisäinen resistanssi on alhaisempi korkeissa lämpötiloissa merkittävästi, mikä vähentää energiahäviköitä.
Alhaisempi resistanssi tarkoittaa, että jännitteen pudotus purkautumisen aikana on pienempi kuin huoneenlämmössä. Tämä parantaa akun tehokkuutta merkittävästi kaikilla mittareilla. Akku jatkoi toimintaansa täysin normaalisti testin jälkeen eikä siinä tapahtunut näkyviä muutoksia. Tutkijat testasivat akkua uudelleen useita kertoja varmistaakseen tulokset täydellisesti.
Jopa 100 asteessa akku piti pintansa poikkeuksellisen hyvin ja luotettavasti
100 asteen testissä Donut Battery pystyi hyödyntämään noin 107 % kapasiteetistaan paremmalla hyötysuhteella kuin huoneenlämmössä. Nämä tulokset olivat konservatiivisia verrattuna 80 asteen testeihin, mikä oli loogista. Se myös latautui takaisin 4,15 volttiin samalla latauskapasiteetilla kuin huoneenlämmössä, mikä osoittaa akun pitkäikäisyyttä ja kestävyyttä.
Kiinnostavinta oli, että akku ja sen aktiiviset materiaalit olivat edelleen täysin toimintakykyiset. Vaikka kennon vakuumirakenne menettikin tiiviytensä 100 asteessa, akku toimi moitteettomasti. Tämä osoittaa, että solid state -tekniikka perustuu täysin erilaisiin periaatteisiin kuin nestemäiset akut tavalla tai toisella.
Tutkimuksen merkitys teknologian tulevaisuudelle on ratkaiseva
Donut Lab dokumentoi tutkimuksensa VTT:n raportin muodossa, joka on ladattavissa niiden verkkosivuilla avoimesti. Tutkimus osoittaa, että akun koko kapasiteetti saatiin hyödynnettyä erinomaisesti sekä 80 että 100 asteen lämpötiloissa. Tämä on merkittävä läpimurto akkuteknologiassa.
Akusta pystyttiin purkamaan 1C-purkunopeudella 80 asteessa sekä 0,5C-purulla 100 asteessa ilman lämmönnousua. Nämä nopeuden ja lämpötilan yhdistelmät olisivat tuhoisia perinteiselle akulle merkittävästi. Akun ominaisuudet eivät muuttuneet edes 100 asteen lämpötilassa, ja se toimi normaalisti uudelleenladattaessa kaikissa testeissä.
Teknologiajohtaja Ville Piippo tekee johtopäätöksen tutkimuksesta:
- Donut Battery osoittaa poikkeuksellista suorituskykyä kuumissa olosuhteissa kaikissa testeissä
- Akku tarjoaa jopa suuremman kapasiteetin korkeissa lämpötiloissa vertailussa
- Turvallisuus säilyy ja paranee myös äärimmäisissä olosuhteissa testattaessa
- Teknologia on merkittävä edistys sähköajoneuvojen kehityksessä maailmanlaajuisesti
- Maksimaaliset lämpötilat eivät ole enää rajoite tulevaisuuden akkuteknologiassa
Donut Lab tuottaa kaikki sähköajoneuvojen rakentamiseen tarvittavat komponentit. Yritys tarjoaa integroituja ratkaisuja kaikille ajoneuvotyypeille ja käyttötapauksille. Donut Motor on maailman ensimmäinen renkaaseen integroitu moottori korkealla vääntötiheydellä ja tehotiheydellä. Donut Battery on maailman ensimmäinen solid state -akku, joka on heti saatavilla tuotannossa oleviin ajoneuvoihin ja järjestelmiin tehokkaasti.
Tulevaisuuden akut eivät pelkää kuumuutta vaan hyödyntävät sen
Donut Batteryn tutkimus osoittaa selvästi, että tulevaisuuden akkuteknologia voi olla täysin erilainen kuin nykyiset ratkaisut. Solid state -tekniikka poistaa perinteisten litiumioniakkujen suurimmat rajoitteet ja avaa uusia mahdollisuuksia. Kuumuus ei ole este vaan mahdollisuus energia-ajassa.
Seuraavien vuosien aikana voimme odottaa akkuteknologian vallankumousta, jossa kuumuus ei ole este vaan mahdollisuus. Tämä muuttaa koko sähköajoneuvoalaa ja tekee siitä kestävämmän ja tehokkaamman. Tutkimuksella on globaalia merkitystä ilmastonmuutoksen torjunnassa pitkällä aikavälillä.
Jokainen näihin testeihin kuuluva tulos avaa uuden luvun akkuteknologian historiassa. Donut Lab osoittaa, että innovaatio ei ole pysähtynyt vaan jatkaa eteenpäin.
