Kiin­te­äe­lekt­ro­lyyt­ti­sen akun lä­pi­mur­to on siir­ty­mäs­sä ke­hi­tys­työs­tä sar­ja­tuo­tan­toon. Yh­te­nä eri­tyis­ke­hi­tys­koh­tee­na on ak­ku­pa­ke­tin kor­keus ja sen vai­ku­tus ajo­kan­ta­maan.

To­yo­ta Mo­tor Cor­po­ra­ti­on jul­kis­ti, et­tä hil­jat­tain toi­min­tan­sa aloit­ta­neen BEV-teh­taan myö­tä en­sim­mäis­ten uu­den su­ku­pol­ven täys­säh­kö­au­to­jen tuo­tan­to al­kaa vuon­na 2026.

Seu­raa­van su­ku­pol­ven täys­säh­kö­au­to­ja ei ai­no­as­taan suun­ni­tel­la ja val­mis­te­ta eri ta­val­la kuin ai­em­min.

Avai­na­se­mas­sa on ak­ku­tek­no­lo­gia, jon­ka mo­ni­muo­toi­suut­ta hyö­dyn­tä­mäl­lä voi­daan vas­ta­ta To­yo­tan asi­ak­kai­den hy­vin­kin eri­lai­siin käyt­tö­tar­pei­siin ja odo­tuk­siin.

Alus­sa mai­ni­tun ta­pah­tu­man yh­tey­des­sä pi­de­tys­sä “Let’s Chan­ge the Fu­tu­re of Cars” -ti­lai­suu­des­sa, jon­ka nimi kään­tyy eh­kä par­hai­ten muo­toon “Muu­tam­me au­to­jen tu­le­vai­suut­ta”, ker­rot­tiin seu­raa­van su­ku­pol­ven ak­ku­tek­no­lo­gi­as­ta en­sim­mäi­siä mie­len­kiin­toi­sia tie­don­jy­vä­siä.

Ta­ke­ro Kato (Pre­si­dent, To­yo­ta BEV Fac­to­ry) esit­te­li tu­le­vai­suu­den suun­ta­vii­vois­ta mm. sen, et­tä en­sim­mäi­set seu­raa­van su­ku­pol­ven To­yo­tan täys­säh­kö­au­tot saa­pu­vat mark­ki­noil­le vuon­na 2026.

Li­säk­si odo­te­taan, et­tä vuon­na 2030 To­yo­ta myy glo­baa­lil­la ta­sol­la 3,5 mil­joo­naa täys­säh­köis­tä ajo­neu­voa. Näis­tä 1,7 mil­joo­naa au­toa edus­ta­vat seu­raa­van su­ku­pol­ven mal­le­ja.

Kato al­le­vii­va­si myös ak­ku­tek­no­lo­gi­an ke­hi­tyk­sen mah­dol­lis­ta­maa mo­ni­muo­tois­ta ak­ku­tar­jon­taa. Näi­den avul­la To­yo­ta pys­tyy vas­taa­maan eri­no­mai­ses­ti eri­lais­ten asi­ak­kai­den eri­lai­siin käyt­tö­tar­pei­siin.

“Me tar­vit­sem­me usei­ta eri­lai­sia ak­ku­vaih­to­eh­to­ja, ai­van ku­ten ai­em­min on tar­vit­tu eri­lai­sia moot­to­ri­vaih­to­eh­to­ja polt­to­moot­to­ri­au­tois­sa. On tär­ke­ää, et­tä voim­me tar­jo­ta ak­ku­rat­kai­su­ja, jot­ka so­pi­vat täy­del­li­ses­ti sekä laa­jaan mal­lis­toon et­tä eri­lai­sil­le asi­ak­kail­le”, täh­den­si Kato.

To­yo­ta esit­te­li nel­jä eri­lais­ta seu­raa­van su­ku­pol­ven, erit­täin­kin ke­hi­tyk­sen aal­lon­har­jal­la rat­sas­ta­vaa ak­ku­tyyp­piä sekä nes­te­mäis­tä et­tä kiin­te­ää elekt­ro­lyyt­tiä käyt­tä­vi­nä ver­si­oi­na.

Sa­mal­la ker­rot­tiin kah­des­ta seu­raa­vas­ta as­ke­lees­ta kiin­te­äe­lekt­ro­lyyt­tis­ten ak­ku­jen suh­teen.

Pa­rem­pi suo­ri­tus­ky­ky nes­te­mäis­tä elekt­ro­lyyt­tiä si­säl­tä­vis­tä akuis­ta

Alan eh­do­ton stan­dar­di ajo­neu­vo­so­vel­luk­sis­sa on täl­lä het­kel­lä nes­te­mäis­tä elekt­ro­lyyt­tiä si­säl­tä­vä kor­ke­a­jän­ni­te­ak­ku.

Nii­tä kan­nat­taa ke­hit­tää, ja nii­tä ke­hi­te­tään To­yo­tal­la edel­leen, jot­ta nii­den ener­gi­a­si­säl­tö, tuo­tan­to­kus­tan­nuk­set sekä la­taus­no­peu­det pa­ran­tu­vat.

Ke­hi­tys­työ kes­kit­tyy kol­meen eri suun­taan: Suo­ri­tus­ky­kyi­seen, edul­li­seen sekä erit­täin kor­ke­aan suo­ri­tus­ky­kyyn.

1. Suo­ri­tus­ky­kyi­nen [Li­tiu­mi­o­ni]

Seu­raa­van su­ku­pol­ven täys­säh­kö­au­to­jen esit­te­lyn yh­tey­des­sä vuon­na 2026 tul­laan nä­ke­mään suo­ri­tus­ky­kyyn täh­tää­vä li­tiu­mi­o­ni-ak­ku, joka kas­vat­taa ajo­neu­von ajo­kan­ta­man yli 800 ki­lo­met­riin yh­des­sä pa­ran­tu­neen ae­ro­dy­na­mii­kan sekä ajo­neu­von alen­tu­neen oma­mas­san myö­tä.

Sen li­säk­si tä­män akun omi­nai­suuk­siin kuu­lu­vat muun mu­as­sa:

• 20 % al­hai­sem­pi tuo­tan­to­kus­tan­nus (ver­rat­tu­na ny­kyi­seen To­yo­ta bZ4X -mal­liin)

• DC-pi­ka­la­taus 20 mi­nuut­tiin tai al­le (SOC 10 – 80 %)

2. Edul­li­nen [Li­tium­rau­ta­fos­faat­ti]

To­yo­ta ke­hit­tää kor­ke­a­laa­tuis­ta, edul­lis­ta ak­ku­tek­no­lo­gi­aa, joka tu­kee täys­säh­kö­au­to­jen yleis­ty­mis­tä tar­jo­a­mal­la usei­den vaih­to­eh­to­jen li­säk­si edul­li­sen han­kin­ta­hin­nan.

Ak­ku pe­rus­tuu voi­mak­kaas­ti bi­po­laa­ri­seen ak­ku­tek­no­lo­gi­aan, jon­ka käyt­töä To­yo­ta on tes­tan­nut jo pit­kään it­se­la­taa­vien hyb­ri­di­mal­lien nik­ke­li­me­tal­li­hyd­ri­di-akuis­sa (NiMH).

Täs­sä akus­sa hyö­dyn­ne­tään edul­lis­ta li­tium­rau­ta­fos­faat­tia (Li­Fe­Po).

Edul­li­sen mal­lin tie­to­ja:

• 20 % li­säys ajo­kan­ta­maan (ver­rat­tu­na ny­kyi­seen To­yo­ta bZ4X -mal­liin)

• 40 % al­hai­sem­pi tuo­tan­to­kus­tan­nus (ver­rat­tu­na ny­kyi­seen To­yo­ta bZ4X -mal­liin)

• DC-pi­ka­la­taus 30 mi­nuut­tiin tai al­le (SOC 10 – 80 %)

• Tuo­tan­non aloi­tus: 2026 – 2027

Kuva Toyotan akkuteknologian kehityksen tiekartasta

Toyota

3. Erit­täin kor­kea suo­ri­tus­ky­ky [Li­tiu­mi­o­ni]

Kol­mas ke­hi­tys­suun­ta on erit­täin kor­ke­an suo­ri­tus­ky­vyn ak­ku, joka yh­dis­tää bi­po­laa­ri­sen ken­no­ra­ken­teen pit­käl­le ke­hi­tet­tyyn li­tiu­mi­o­ni-ra­ken­tee­seen sekä ke­hit­ty­nee­seen nik­ke­li­ka­to­diin.

Lop­pu­tu­lok­se­na voi­daan näh­dä ak­ku, joka yh­des­sä pa­ran­tu­neen ae­ro­dy­na­mii­kan sekä alen­tu­neen ajo­neu­von oma­mas­san myö­tä nos­taa ajo­kan­ta­man yli 1 000 ki­lo­met­riin.

Erit­täin kor­ke­an suo­ri­tus­ky­vyn akun tie­to­ja:

• 10 % al­hai­sem­pi tuo­tan­to­kus­tan­nus ver­rat­tu­na suo­ri­tus­ky­kyi­sen akun tuo­tan­to­kus­tan­nuk­seen

• DC-pi­ka­la­taus 20 mi­nuut­tiin tai al­le (SOC = 10 – 80 %)

• Tuo­tan­non aloi­tus: 2027-28

Lä­pi­mur­to kiin­te­äe­lekt­ro­lyyt­ti­ses­sä ak­ku­tek­no­lo­gi­as­sa [Li­tiu­mi­o­ni]

Pit­kään en­nus­tet­tu ja odo­tet­tu muu­tos täys­säh­kö­au­to­jen ak­ku­tek­no­lo­gi­as­sa on ta­pah­tu­mas­sa, sil­lä To­yo­ta on teh­nyt tek­no­lo­gi­sen lä­pi­mur­ron kiin­te­äe­lekt­ro­lyyt­tis­ten li­tiu­mi­o­ni­ak­ku­jen kes­tä­vyy­des­sä.

To­yo­tan kiin­te­äe­lekt­ro­lyyt­ti­sis­sä akuis­sa mah­dol­lis­ta­vat io­nien no­pe­am­man liik­keen, ei­vät­kä akun ole niin herk­kiä kor­keil­le jän­nit­teil­le tai läm­pö­ti­loil­le.

Nämä omi­nai­suu­det kään­ty­vät asi­ak­kaan eduk­si erit­täin hy­vä­nä la­taus­no­peu­te­na sekä akun an­to­te­ho­na kuin myös akun ener­gi­a­ti­hey­des­sä, eli sii­nä, kuin­ka pal­jon ak­ku voi ko­koon­sa näh­den an­taa te­hoa ulos.

Ko­li­kon kään­tö­puo­le­na on tä­hän as­ti ol­lut odo­tet­ta­vis­sa ole­van käyt­töi­än ly­hyys.

To­yo­ta on löy­tä­nyt tä­hän haas­tee­seen rat­kai­sun, ja suun­ta on­kin nyt koh­ti kiin­te­äe­lekt­ro­lyyt­tis­ten ak­ku­jen sar­ja­tuo­tan­non aloit­ta­mis­ta.

Ta­voit­tee­na on tar­jo­ta ak­ku­tek­no­lo­gi­aa mark­ki­noil­le vuo­des­ta 2027–2028 al­ka­en.

Alun pe­rin it­se­la­taa­viin hyb­ri­dei­hin suun­na­tun ak­ku­tek­no­lo­gi­an koh­teek­si ovat siis nyt va­li­koi­tu­neet To­yo­tan seu­raa­van su­ku­pol­ven täys­säh­kö­mal­lit.

To­yo­tan kiin­te­äe­lekt­ro­lyyt­ti­set akut tu­le­vat tar­jo­a­maan:

• 20 % li­säyk­sen ajo­kan­ta­maan ver­rat­tu­na suo­ri­tus­ky­kyi­seen ak­kuun (n. 1 000 km)

• DC-pi­ka­la­tauk­sen 10 mi­nuut­tiin tai al­le (SOC = 10 – 80 %)

Kiin­te­äe­lekt­ro­lyyt­ti­sen akun jat­ko­ke­hi­tys

To­yo­tan aloit­ta­ma ke­hi­tys­han­ke täh­tää kiin­te­äe­lekt­ro­lyyt­ti­seen ak­kuun, jon­ka ajo­kan­ta­ma oli­si 50 % suu­rem­pi seu­raa­van su­ku­pol­ven suo­ri­tus­ky­kyi­seen ak­kuun ver­rat­tu­na.

Ak­ku­pa­ke­tin kor­keu­den vai­ku­tus au­ton toi­min­ta­mat­kaan

Ae­ro­dy­na­mii­kan roo­li on luon­nol­li­ses­ti mer­kit­tä­vä kaik­kien ajo­neu­vo­jen toi­min­ta­mat­kan kan­nal­ta.

Näin ol­len on pel­käs­tään luon­nol­lis­ta, et­tä myös täys­säh­köi­sil­lä voi­ma­lin­joil­la va­rus­tet­tu­jen ajo­neu­vo­jen il­man­vas­tus­ker­toi­miin (Cd) kiin­ni­te­tään eri­tyis­tä huo­mi­o­ta.

To­yo­ta ajat­te­lee kui­ten­kin ke­hi­tys­työs­sään as­kel­ta pi­dem­mäl­le kes­kit­ty­en CdA-ar­voon (au­ton ot­sa­pin­ta-ala ker­rot­tu­na il­man­vas­tus­ker­toi­mel­la), kos­ka se ker­too suo­raan au­ton koh­taa­mas­ta ajo­vas­tuk­ses­ta ja si­ten vai­ku­tuk­sen ajo­kan­ta­maan.

Aja­tus­mal­lin kes­ki­ös­sä täys­säh­kö­au­tois­sa on ak­ku­pa­ke­tin kor­keus, mikä tyy­pil­li­ses­ti ko­rin al­le si­joi­tet­tu­na kom­po­nent­ti­na nos­taa lat­ti­aa kor­ke­am­mal­le.

Tämä li­sää luon­nol­li­ses­ti ajo­neu­von ko­ko­nais­kor­keut­ta ja li­sää si­ten ot­sa­pin­ta-alaa vä­hen­tä­en si­ten käy­tet­tä­vis­sä ole­vaa toi­min­ta­mat­kaa.

Mi­kä­li akun kor­keut­ta voi­daan ma­dal­taa, se sal­lii sil­loin au­ton ko­ko­nais­kor­keu­den ma­dal­ta­mi­sen, jol­loin CdA-ar­vo pie­ne­nee ja toi­min­ta­mat­ka kas­vaa.

Näin ol­len To­yo­ta ke­hit­tää tu­le­vis­ta akuis­taan ai­em­paa ma­ta­lam­pia.

To­yo­ta bZ4X -mal­lin ak­ku­pa­ke­tin kor­keus on noin 150 mm. Seu­raa­van su­ku­pol­ven ak­ku­pa­ket­tien suun­nit­te­lus­sa täh­dä­tään noin 120 mm ta­sol­le, ja jopa 100 mm kor­keus on suun­nit­te­lun kes­ki­ös­sä, kun ta­voit­tee­na on tuot­taa ak­ku ma­ta­liin, ur­hei­lul­li­siin mal­lei­hin.