Mitä akun sisällä tapahtuu?
Kuvittele kaksi parkkihallia. Anodi on ylempänä mäen päällä ja siellä on aavistuksen enemmän paikkoja. Katodi on alempana ja ahtaampi. Litiumionit ovat autoja. Kun akku on tyhjä (0 % varaustila), kaikki autot ovat parkissa katodin hallissa. Anodi on käytännössä tyhjä.
Ladattaessa autot ajetaan ylämäkeen anodin puolelle. Se on korkeammalla (korkeampi kemiallinen potentiaali) ja sen sisäänkäynnit kapeampia, eli lataus käy hitaammin, varsinkin jos on kiire tai kylmä. Kun autot ovat parkissa, ne pysyvät siellä, kunnes sähköä tarvitaan.
Purkaessa autot rullaavat alamäkeen takaisin katodille, kulkevat elektrolyytin (tien) läpi, samalla kun elektronit kiertävät ulkokautta ja pitävät puhelimesi, kotisi tai verkon käynnissä.
Tämä tapahtuu tuhansia kertoja. Mutta kuten parkkihallitkin, akutkin kuluvat käytössä. Syntyy monttuja, porttivikoja, väsyneitä kaistoja. Tämän liikenteen hallinta on akunkeston ja suorituskyvyn ytimessä.
Mistä materiaalista sitten parkkihallit on tehty? Anodi on yleensä grafiittia, joka on yksi hiilen olomuodoista, kun taas katodipuolella käytetään eri siirtymämetallien oksideja; Fe, Mn, Co, Ni, näistä yleisimmät.
Katodikemian puolella varastoinnin valtikkaa pitää nykyään LFP, litiumrautafosfaatti. Se kestää käyttöä kuin graniittiporras, kuumenee haluttomasti ja maksaa vähemmän kuin edeltäjäkuningas NMC, joka hallitsi vielä 2020-luvun alussa myös energiavarastoja. Ensimmäiset Tesla Powerwallit olivat NMC-sukuisia, mutta suoraan sanottuna Kiinan ansiosta, varastointimarkkina kääntyi silmät kiiluen kohti LFP:tä, sen pidemmän iän ja sen turvallisuushyötyjen vuoksi. NMC jäi autopuolella sprintteriksi, LFP nousi energian varastoinnin maratoonariksi.
Koko ratkaisee käyttökohteen. Puolilämmin autotalli tai isompi tekninen tila riittää kotiakulle, joka puskuroi pörssisähköä ja parhaassa tapauksessa osallistuu reservimarkkinoille. Teollisuusalueille, kauppojen pihaan pikalaturien kylkeen saapuivat merikontit, joiden sisällä on sadasta kilowattitunnista useisiin megawattitunneihin ulottuva litiumarmeija. Perusperiaate on kuitenkin identtinen: autot ajavat parkkipaikkojen välillä, BMS säätää puomin, EMS lukee karttaa.
Akkujen ikääntyminen näyttää parkkihalleissa ja tiellä kuoppina, katkenneina ramppeina ja ruostuneina kaistoina. Sykli-ikä kuvaa sitä, montako täyttä lataus-purku-ajelua halli kestää. Hyvin toteutetuilla kotitalousakuilla kuusituhatta sykliä ei ole enää harvinaisuus. Kalenteri-ikä muistuttaa, että halli ruostuu, vaikka siellä ei ajaisi yksikään auto. Kumpi vie voiton riippuu käytön rasituksesta, lämpötilasta ja siitä, seisovatko litiumautot pääsääntöisesti täydellä vai puolikkaalla tankilla.
Parkkihallivertaus voi naurattaa, mutta se pitää sisällään kaiken oleellisen: lataus on ylämäkeen ajettua autoruuhkaa, purkaus alamäkeen lasketeltava moottorijuna, ja jos liikennettä ei ohjaa fiksu järjestelmä, rampit romahtavat – tai akku kärähtää. Siksi LFP-halli on nyt kaupungin suosituin pysäköintipaikka.
