Sähköauton akun elinkaaren testaus

Abstract

Sähköautojen suosio on kymmenen vuoden aikana ollut kasvussa. Niiden kehityksen ja yleistymisen myötä kasvavat myös akkumarkkinat. Litiumioniakku on yksi yleisesti sähköautoissa käytetty akkutyyppi. Tämän työn tarkoitus on tutustua eri menetelmiin mitata litiumioniakun kuntoa ja suorituskykyä sekä selvittää, mitä käytetyllä akulla voidaan tehdä, kun se ei enää sovellu käytettäväksi sähköautossa.

Työ jakaantuu kolmeen osaan. Aluksi esitellään Litiumioniakun rakenne ja toimintaperiaate, sekä akun tyypilliset turvallisuuteen liittyvät tekijät. Toisessa osassa määritellään akun elinkaari sekä sen merkitys nykyisessä yhteiskunnassa. Lopuksi käsitellään akun eri mittausmenetelmät ja pohditaan akkujen jatkokäyttömahdollisuuksia.

Työstä selviää, että akulle voidaan suorittaa useita eri mittauksia. Usein yksi mittaus ei riitä, kun mitataan akun eri parametreja. Tärkeimmiksi mitattaviksi parametreiksi osoittautui akun sisäinen resistanssi, jäljellä oleva kapasiteetti, sekä akun tehonanto. Nämä parametrit ovat tärkeitä, jotta akku voidaan lajitella jatkokäyttöä varten. Kehittyneitä mittausmenetelmiä ovat esimerkiksi elektrokemiallinen impedanssispektroskopia ja hybridipulssitehotesti. Mittauksia tehdessä on syytä ottaa huomioon mittaushetkellä vallitsevat olosuhteet, kuten lämpötila ja akun varaustaso. Järjestelmässä, jossa on useita akkuja, rajoittuu suorituskyky huonoimman akun mukaisesti. Tämän vuoksi akku lajitellaan sen kanssa parametreiltaan samankaltaisten akkujen mukaan. Yksi selkeästi esille noussut uusiokäyttö on sijoittaa käytetyt akut jäykistämään sähköverkkoa. Jäykkä sähköverkko tarkoittaa, että se pystyy vastustamaan jännitteen ja virran äkillisiä muutoksia, ja pitää tasapainon paremmin. Sääriippuvaiset energiantuotantotavat heikentävät sähköverkon jäykkyyttä. Uusiutuvien ja sääriippuvaisten energiantuotantotapojen yleistyessä akut voisivat tasata kysynnän ja tarjonnan vaihtelua. Motivaatiota akkujen uusiokäytölle lisää niiden vähäinen kierrätysaste sekä akkuteollisuuden ympäristöhaitat.