Autor: Martin Katler
Elektriautode hoogne pealetung on alanud, kuid tõenäoliselt on paljude potentsiaalsete ostjate silmis hinna kõrval üheks peamiseks kõhklusemomendiks praegu veel võrdlemisi kesise laadimistaristu tõttu auto sõiduulatus ühe akutäiega. Liitiumakude asemel nähakse seetõttu eredamat tulevikku tahkisakudele, millel on lisaks suuremale efektiivsusele ka teisigi eeliseid.
Kui liitium- ja liitiumpolümeerakud sisaldavad vastavalt vedelat elektrolüüti või polümeermaterjalist kile, kus liitiumioone juhtiv aine on geelina, siis tahkisaku (solid state) puhul on elektrolüüt tahkel kujul. Elektrolüüt on aine, kus ioonide vaba liikumine tagab elektrijuhitavuse kahe elektroodi vahel (anood ja katood). Anood ehk negatiivne elektrood on tehtud aktiivsemast metallist (näiteks liitiumühendist) ja katood ehk positiivne elektrood passiivsemast materjalist (üldiselt grafiidist).
Kui aku laeb, siis annab anood ära osa oma liitiumioone ja need liiguvad läbi elektrolüüdi katoodile. Kui akut laetakse maha, liiguvad ioonid tagasi anoodile. Samal ajal ioonidega liiguvad elektronid välise ühenduse kaudu vastupidises suunas ja kui need kulgevad negatiivselt positiivsele elektroodile, antakse seadmele või masinale voolu. Ioonide ja elektronide liikumine on omavahel seotud ja kui üks protsess seiskub, ei toimu liikumist ka teises. Kaks elektroodi ning elektrolüüt moodustavad ühe kütuseelemendi.
Allikas: www.androidauthority.com
Tahkisaku puhul on vedelik või polümeer asendatud tahke elektrolüüdiga, mis võimaldab kasutada liitiumist anoodi ja see omab mitmeid eeliseid: vähendab kardetud süttimiseohtu, vähendab aku suurust ja annab suurema energiatihenduse, millega on autol võimalik läbida pikemaid distantse, laadida akut täis kiiremini ning säilitada isegi ligi 400 tuhande kilomeetrise läbisõidu järel 80% oma mahutavusest, samas kui liitiumakude puhul algab vastupidavuse vähenemine varem (see sõltub muu hulgas laadimistsüklitest ja millise täituvuse määra juures akut laetakse).
Kuigi autotööstuses hakati tahkisakude arendamisele ja katsetamisele suuremat rõhku asetama juba eelmise kümnendi alguses, ei ole see tehnoloogia jõudnud isegi veel väiksematesse seadmetesse nagu telefonid või sülearvutid. Praeguste arengute järgi võiks elektriautode turule hakata tahkisakutehnoloogia sisenema mõne aasta pärast, ent mastaapsemalt võib-olla alles kümnendi teises pooles.
Autotootjatel on erinev usk tahkisakutehnoloogiasse. Volkswagen ei näe ennast tahkisakut kasutamas sel kümnendil, olgugi et nad on investeerinud koos Bill Gates’iga Quantumscape’i (2018. aastal 100 miljonit dollarit), kes loodab hakata tahkisakusid valmistama 2024. aastal. Quantumscape kasvas välja Stanfordi ülikooli arendustööst ning sai Volkswagenilt enne eelmise aasta novembris SPACi kaudu börsile jõudmist veel 200 miljoni dollari suuruse rahasüsti.
Quantumscape väidab, et on arendanud välja tahkisaku, kus elektrolüüdina kasutatakse keraamilist plaati, mis on sama õhuke nagu inimese juus. See võimaldab energial jätkata liikumist ka –30kraadises pakases, pikendab liitiumakudega võrreldes ühe laadimisega auto sõiduulatust 80%, säilitab kauem oma tehnilisi omadusi ja laeb 80%ni täis 15 minutiga, mis muidu võtab keskmiselt aega 40 minutit.
Need lubadused aitasid Quantumscape’i aktsial alustada börsil kauplemist peadpööritava tõusuga, ent ühe Seeking Alpha artikli väited nende tehnoloogia arvatust oluliselt kesisemast sooritusest (välja töötatud akud on praeagu väiksemad kui iWatchi oma ning pole väljaspool laborit testitud) ja selle alusel investorite poolt algatatud kohtuhagi tõi väärtpaberi sama kiiresti tipust ka alla.
Quamtumscape'i aktsia hind. Allikas: Bloomberg
Quantumscape’iga sarnaselt on University of Colorado Boulder arendustööst 2012. aastal välja kasvanud startup Solid Power, kellesse on investeerinud Samsung, Hyunday, Ford, Volta Energy, Solvay ning koostööd tehakse BMWga. Solid Poweri tegevjuht Doug Campbell on tõdenud senise arendustöö paljulubavaid tulemusi ning prognoosib mõistliku hinnaga kommertsturuks mõeldud tahkisaku valmimist 2026. aastaks.
Mitmed Jaapani autotootjad nagu Toyota, Nissan ja Honda lõid 2018. a konsortsiumi nimega Libtec, mille peamine eesmärk on tahkisakutehnoloogiat arendada. Kuigi siht oli seatud 2030. aastaks ühe laadimisega üle 800km sõiduulatusega aku väljatöötamisele, siis väidetavalt tahab Toyota olla esirinnas ja on teiste Aasia tootjatega võrreldes protsessi kiirendanud (Nissan näiteks ei kavatseb tahkisakut katsetama hakata enne 2028. aastat).
Kui möödunud suvel nentisid Toyota kõrgemad juhid, et tahkisakude piiratud tootmine algab 2025. aastal, siis detsembris kirjutas Nikkei, et ettevõte kavatseb juba sel aastal tutvustada prototüüpi ning alustada 2020ndate esimeses pooles tootmist. Toyotale hakkab tahkisakude jaoks vajalikke elektrolüüte valmistama Mitsui Mining and Smelting, kes ehitab piloottehase ning on prototüüpautode jaoks valmis tarnima elektrolüüte juba käesoleval aastal.
Tesla on veendunud, et see tehnoloogia on kaugel eeskätt kuna masstootmine on väga raske ning otsib teisi võimalusi tõstmaks energiatihedust, pikendamaks vastupidavust ja vähendamaks tootmiskulusid. Vaatamata plaanidele hakata ise kütuseelemente tootma, jätkatakse ka akude ostmist teistelt partneritelt, sh Panasonicult, kes on üks suurimaid akude valmistajaid maailmas. Viimane usub samuti, et elektriautodesse võiksid tahkisakud hakata jõudma kümne aasta jooksul. Seniks aga jätkub praegu kasutuses olevate liitiumakude tehnoloogia areng.
General Motors töötab samuti tahkisakutehnoloogia kallal, kuid näib rohkem rõhku asetavat Ultiumi nimelise liitiumioonaku tehnoloogiale, mida hakatakse koos LG Chemiga tootma. Aastakümne keskpaigaks loodetakse välja töötada kütuseelemendid, mis maksavad praegustest 60% vähem ja on kaks korda suurema energiatihedusega, pakkudes ühe laadimisega kuni 640km või isegi kõrgemat sõiduulatust.
Eelmisel aastal tutvustas oma tahkisaku prototüüpi Samsung Electronics, kelle sõnul võimaldaks see ühe laadimisega sõita 800 km ning kokku pidada vastu 1000 laadimiskorda, mis annaks aku elueaks potentsiaalselt kuni 800 000 km. Järgmise 1-2 aasta jooksul võib see tehnoloogia jõuda nutitelefonidesse ja alles hiljem u 2025. aastal elektriautodesse.
Viimase kümne aasta jooksul on kütuseelementide turule sisenenud ka Hiina ettevõtted, kellest Contemporary Amperex Technology Co Limited ehk CATL on riigi abil saanud maailma suurim liitiumioonaakude varustaja. Tahkisaku on ka nende pikaajalistes plaanides, kuid täpsemaid detaile pole avaldatud. Hiljuti andis Hiina elektriautode tootja Nio teada, et tahavad 2022. a neljandas kvartalis võtta kasutusele tahkisaku, mis võimaldab sõita ühe laadimisega üle 1000 km. Võimaliku varustajana on spekuleeritud CATL-i.
Hiina ühe suurima elektrisõidukite müüja BYDi tahkisaku plaanide kohta pole palju teada. Küll aga tutvustati eelmise aasta märtsis Blade Batteryt, mis suveks jõudis ka juba esimestesse autodesse. Uudse lahendusega liitium-raudfosfaataku loomise eesmärgiks on eeskätt vähendada selle ohtlikkust. Kui liitiumiakusse nael sisse lüüa, siis kerkib selle temperatuur mitmesaja kraadini ja võib põlema minna, kuid Blade Battery aku pinnatemperatuuri tõus piirdus samas katses 30-60kraadiga ning ei toimunud põlemist ega suitsu eraldumist. Esimest korda hakati antud akutehnoloogiat möödunud suvel kasutama Han EV sõidukis, mille sõiduulatus on ühe laadimisega 605 kilomeetrit.
Fisker, kes plaanib tuua oma esimese elektriauto turule 2022. aasta lõpus, tahab juba sellesse panna tahkisaku ning väidab, et suudab lahendada uuest tehnoloogiast johtuvad tootmisprobleemid.
LG Energy Solutions sihib tahkisaku masstootmist 2028-2030 vahemikus, SK Innovation 2020ndate teises pooles.
Artikkel on informatiivse eesmärgiga ning ei ole vaadeldav investeerimisanalüüsina ega mõeldud soovitusena müüa või osta mainitud väärtpabereid. LHV ei vastuta teabe põhjal tehtud otsuste eest.
Investeerimine on seotud võimaluste ja riskidega, väärtpaberite turuväärtus võib nii kasvada kui ka kahaneda. Välisturgudel võivad tootlust mõjutada valuutakursside kõikumised.
Eelpool kajastatud väärtpaberite ja finantsindeksite eelmiste või tulevaste perioodide tootlus ei tähenda lubadust ega viidet järgmiste perioodide tootluse kohta.
Tweet
