Sähköistyvä ja uusiutuvaan energiaan panostava maailma tarvitsee koko ajan enemmän akkuja. Akkujen pitäisi olla tehokkaita, kevyitä, turvallisia, edullisia ja vastuullisista raaka-aineista kestävällä tavalla tuotettuja. VTT:n mukaan akkujen suurimmille sovellusalueille, sähköiselle liikenteelle ja energian varastoinnille, ennustetaan 30 %:n vuotuista kasvua. Pelkästään Eurooppaan on ilmoitettu rakennettavan yli 300 GWh:n edestä vuotuista akkujen tuotantokapasiteettia.
Tällä hetkellä litiumioniakku on ylivoimainen sen korkean suorituskyvyn, pitkän käyttöiän ja suuren tuotantovolyymin mahdollistaman edullisen hinnan ansiosta. Kaikista valmistetuista Li-on-akuista noin 60 % päätyy sähköautoihin.
Kiinteä elektrolyytti tavoitteena
Kiinteän elektrolyytin Solid-State-akut ovat mielenkiintoinen tutkimusalue. Kiinteää elektrolyyttiä pidetään haihtuvia ja syttyviä nestemäisiä elektrolyyttejä turvallisempana, koska se on palamaton. Teoriassa niissä voidaan varastoida enemmän energiaa pienempään tilaan ja lataus olisi paljon nopeampaa. Solid-state-akku voi säilyttää 90 prosenttia kapasiteetistaan 5 000 syklin jälkeen. Litiumioniakku alkaa heikentyä ja menettää tehoaan noin 1 000 lataus-purkauskerran jälkeen.
Kehityksen kannalta on edelleen haastavaa suunnitella akkuun kiinteä elektrolyytti, joka on vakaa, inertti (ei-reaktiivinen) muiden materiaalien kanssa ja säilyttää hyvän sähkönjohtavuuden. Solid-state-akkujen elektrolyytit voivat laajentua ja supistua käytön aikana, mikä tekee niistä alttiita vikaantumiselle.
Suola-akkuja
Litiumpohjaisille akuille etsitään myös vaihtoehtoja, koska niihin tarvittavien raaka-aineiden esiintymät ovat jakautuneet epätasaisesti ja materiaalien hinta myös vaihtelee herkästi.
Kaupallistamisen kynnyksellä olevilla natriumioniakuilla (Sodium Ion Battery) on lupaavia kustannus-, turvallisuus-, kestävyys- ja suorituskykyetuja litiumioniakkuihin verrattuna. Akut ovat rakenteeltaan samankaltaisia kuin litiumioniakut, mukaan lukien nestemäinen elektrolyytti, mutta litiumiin sijaan niissä käyttävät natriumia pääasiallisena kemiallisena ainesosana. Niiden valmistuksessa voidaan siis käyttää olemassa olevia litiumioniakkujen tuotantomenetelmiä.
Yksittäisin haittapuoli on kuitenkin litiumioniakkuja alhaisempi energiatiheys. Natriumioniakut ovat siitä huolimatta houkutteleva vaihtoehto hiilineutraalin energian varastointiin, jossa ratkaisevin tekijä on elinikäiset käyttökustannukset, ei akkujen paino tai tilavuus.
Ensimmäiset SBI akut ovat olleet jo rajoitetusti markkinoilla ja niitä on uutisoitu tulevan massatuotantoon tämän vuoden aikana.
