Vallankumouksellinen tutkimus, joka kumoaa akkujen ikääntymysmyytit: Sähköautojen akut on todellakin suunniteltu kestämään

EV:iden omaksuminen kasvaa maailmanlaajuisesti, ja lähes yksi viidestä vuonna 2023 myydystä autosta on sähköauto. Vaikka sähköautot jatkavat uusien ennätysten rikkomista, ihmisillä on huolia akkujen käyttöiästä. 

Akkuteknologia on sähköautojen vallankumouksen ytimessä, sillä se virittää nämä ajoneuvot ja määrittää niiden latausnopeuden, toimintasäteen ja kokonais suorituskyvyn. Sähköautot käyttävät tyypillisesti ladattavia litiumioniakkuja, joilla on korkea energiateho, ja ne tuottavat näin enemmän tehoa kokonsa suhteen.

Akun käyttöikä on kuitenkin edelleen kuluttajien keskeinen huolenaihe, samoin kuin toimintasäde‑ahdistus, latausajat ja latausinfrastruktuuri, jotka kaikki vaikuttavat kuluttajien käsityksiin tästä teknologiasta. Kun kuluttajien käsitykset teknologiasta vaikuttavat merkittävästi sähköautojen omaksumiseen, on tärkeää ymmärtää heidän huolensa ja odotuksensa. 

Syy on se, että sosiaalinen media ja uutisartikkelit muokkaavat käsitystä siitä, että sähköautojen jäljellejäävä arvo menettää paljon akkuihin liittyvän ikääntymisen vuoksi. 

Kun käytettyjä sähköautoja media kuvaa sanonnalla ”makaa hyllyissä kuin lyijy”, väittäen, että akun nopea ikääntyminen vähentää merkittävästi sen toimintasädettä, tämä on saanut monet kuluttajat pitämään käytettyjä sähköautoja käyttökelvottomina. 

Siksi uusi tutkimus otti tehtäväkseen tarkastella, ovatko ennenaikaisen ikääntymisen huolenaiheet todella perusteltuja. Lisäksi, huolien lieventämiseksi, analysoitiin yli 7 000 ajoneuvoa syvällisen näkemyksen saamiseksi akkujen kestosta ja ajoneuvojen jäljellejäävästä arvosta. 

AVILOO:n, maailmanlaajuisen sähkö- ja plug‑in‑hybridiautojen akkujen diagnostiikan johtajan, toteuttama tutkimus osoittaa, että sähköautojen akut säilyttävät pitkän käyttöiän myös intensiivisessä käytössä. 

Vaikka akkujen käyttöikä vaihtelee valmistajan ja iän mukaan, niiden odotetaan kilpailevan ja jopa ylittävän polttomoottoriajoneuvojen (ICE) voimansiirron komponenttien käyttöiän. 

Tutkimus havaitsi, että suurin osa akuista säilyttää yli 80 % alkuperäisestä kapasiteetistaan ja on siten käyttökelpoinen paljon takuuajan jälkeen. Teknologinen kehitys auttaa itse asiassa parantamaan akkujen suorituskykyä ja kestävyyttä, ja käyttäjä voi edelleen optimoida niitä. 

Mikä oikeastaan määrää akun pitkäikäisyyden?

Kun tarkastellaan, mikä tarkalleen määrittää kuinka kauan akun terveys kestää, tutkimus totesi, että päätöksen tekee niiden jäljellejäävä kapasiteetti.

Aivan kuten ajan myötä esineet kuluvat ja menettävät potentiaalinsa, myös akut kuluvat. Akun kapasiteetti ja tehokkuus vähenevät luonnollisesti ajan myötä. Tätä prosessia kutsutaan kalenterikäyksi, joka on aikaan perustuva, sekä sykliseksi ikääntymiseksi, joka on käyttöön perustuva.

Kalenterikäyminen johtuu akkuparien kemiallisten rakenteiden muutoksista ajan myötä, vaikka akkua ei aktiivisesti käytetä. Samaan aikaan syklinen ikääntyminen syntyy toistuvien lataus‑ ja purkusyklien aiheuttamasta rasituksesta. 

Yhdessä nämä kaksi prosessia heikentävät akun kunnon tilaa (SoH), mikä vaikuttaa negatiivisesti sekä sen energian varastointikapasiteettiin että kokonais suorituskykyyn. 

SoH on avainluku, joka heijastaa akun ikääntymisen astetta, mutta sille ei ole yhtenäistä määritelmää, sillä valmistajat käyttävät erilaisia laskentamenetelmiä ja tavoitteita. Tutkimus käytti sitä kuitenkin yksinkertaisesti viittaamaan pelkästään akun kapasiteettiin.

Nyt, kuinka vakava akun ikääntyminen on todellisissa olosuhteissa? Vastauksen löytämiseksi tutkimus käytti aluksi 50 ajoneuvoa P3‑sähköautokannasta tarkastellakseen akun ikääntymistä omistajien ajo‑ ja latauskäyttäytymisen perusteella, jotta saatiin kuvaa käyttö‑ ja valmistajakohtaisista vaihteluista.

Sen jälkeen Aviloo käytti yli 7 000 ajoneuvon dataa, joiden ajokilometrit ulottuvat jopa 300 000 km, suorittaakseen tarkkaa kvantitatiivista analyysiä akun ikääntymisestä suhteessa ajokilometreihin.

Toisin kuin muut tutkimukset, jotka hyödynsivät akateemista ja laboratoriodata, tämä tutkimus käytti todellista ajoneuvodataa, mikä mahdollisti ulkoisten tekijöiden huomioon ottamisen. Aviloo, joka suorittaa akkujen diagnostiikkaa, on tehnyt yli 60 000 kapasiteettitestiä. 

Näissä testeissä käyttäjä kytkee AVILOO‑Boxin ajoneuvon OBD‑liitäntään ja ajaa sen, kunnes akun varaus laskee 100 %:sta 10 %:iin. Tänä aikana Box kerää dataa ja lähettää sen reaaliaikaisesti yrityksen palvelimille, jotka validoivat ja analysoivat tiedot. Tämä mahdollistaa SoH‑arvon antamisen, joka lasketaan vertaamalla nykyistä hyödynnettävissä olevaa energiaa akun uuden kunnon energiaan.

Akun ikääntyminen tapahtuu paljon hitaammin kuin kuviteltu

Elektroniikassa kuluttajat ovat aina huolissaan akuistaan. Kuinka kauan laitteet kestävät yhdellä latauksella? Pitäisikö niitä ladata koko päivän? Kysymyksiä riittää, ja sama pätee sähköautoihin, jotka ovat kalliimpia kuin polttomoottoriajoneuvot.

Siksi on järkevää, että ihmisillä on vakavia huolia myös sähköautojen akkujen kulumisesta. 

Nämä huolenaiheet ovat kuitenkin pitkälti perusteettomia, sillä tutkimus paljasti, että akun kapasiteetin heikkeneminen on paljon hitaampaa kuin oletettiin. 

Tämä heikkeneminen tapahtuu pääosin alkuvaiheessa. Ensimmäisten 30 000 km:n aikana kapasiteetin heikkeneminen kiihtyy, mutta sen jälkeen se tasoittuu ja etenee lähes lineaarisesti. Kenttädatan havainnointi vahvistaa, että akun kuluminen myöhemmissä käyttövaiheissa on merkittävästi alhaisempaa kuin alkuvaiheessa. 

Alkukapasiteetin menetyksen aiheuttaa SEI-kerros (solid electrolyte interphase), joka muodostuu anodille ensimmäisissä lataus‑ ja purkusykleissä. Kun tämä kerros muodostuu, litium muuttuu kulutusaineiksi, mikä vähentää energian varastointiin käytettävissä olevaa määrää. Kun kerros on vakautunut, kapasiteetin menetys hidastuu merkittävästi. 

Datan mukaan suurin osa akuista oli yli 80 % SoH‑arvossa jopa yli 200 000 km:n jälkeen. 

P3‑kannan data, joka perustuu voimakkaasti käytettyihin 3‑5‑vuotiaisiin ajoneuvoihin, osoitti, että lähes kaikki niistä olivat yli 90 % SoH‑arvossa. Tämä “erinomainen suorituskyky” säilyy, vaikka ajoneuvot ovatkin intensiivisessä käytössä eri tavoin ja eri valmistajilta.

Kaiken kaikkiaan “kenttädatan mukaan todellisissa olosuhteissa ajoneuvot (erityisesti korkean kilometriarvon omaavat) säilyttävät todellisen kapasiteettinsa pidempään”, totesi tutkimus.

Näin käyttäjät voivat pidentää akkujen käyttöikää

Vaikka on hyvä tietää, että EV‑akut kestävät todella pitkään, onko tapaa parantaa niiden kestävyyttä? Loppujen lopuksi me kaikki haluamme tietää, voimmeko tehdä jotain akkujen käyttöiän pidentämiseksi. Sähköautojen osalta se on ehdottomasti mahdollista.

Aviloon tutkimus antaa useita vinkkejä, miten EV‑omistajat voivat pidentää akkujen elinkaarta. Yksi tapa on puuttua kalenterikäytön aiheuttajiin, eli ajan aiheuttamaan kulumiseen. Tämä tarkoittaa ajoneuvon pysäköimistä kohtuullisen viileisiin tai lämpimiin ympäristöihin, koska liialliset lämpötilat kiihdyttävät kemiallisia reaktioita, jotka nopeuttavat kapasiteetin heikkenemistä. 

Kun joudut jättämään EV:si pitkäksi aikaa lepotilaan, suositellaan pysäköimään se alhaiselle tai kohtuulliselle varausasteelle, eli 10 %–50 % välillä. Tämä johtuu siitä, että varausaste (SoC) vaikuttaa myös akkujen kemiallisiin prosesseihin. Korkeat jännitteet nopeuttavat akkujen ikääntymistä, erityisesti pitkän lepotilan aikana. 

Nyt käsittelemme syklisen ikääntymisen, eli ajoneuvon käytön, tekijöitä. Tutkimus suosittelee ihanteellista lataus‑ ja purkuolosuhdetta, jossa lämpötila pidetään kohtuullisena 20–50 °C:n välillä. Älä pidä lämpötilaa liian korkeana tai matalana ajon aikana, koska molemmat olosuhteet nopeuttavat ikääntymismekanismeja, kuten litium‑kerrostumista, SEI‑kerroksen muodostumista ja kemiallisten rakenteiden hajoamista.

Toinen tapa parantaa akkujen kestävyyttä on välttää jatkuvaa pikalatausta. Satunnaisesti se on ok eikä merkittävästi vaikuta ikääntymiseen, mutta toistuva pikalataus on haitallista. 

Latauskäyttäytymisen muuttaminen on myös suositus. Sen sijaan, että ajaisit EV:si täysin tyhjäksi ja lataisit sen 100 %:iin, mikä kuormittaa akkuja ja kiihdyttää niiden ikääntymistä, sinun tulisi pitää purkupyöräys syväys alhaisena, 20 %–80 % välillä. 

Voit myös muuttaa ajo‑käyttäytymistäsi: vältä pitkiä matkoja suurilla nopeuksilla ja voimakkaalla kiihdytyksellä, sillä ne aiheuttavat suuria virtoja, jotka nostavat lämpötilaa ja rasittavat akkua. Omaksu kohtuullinen ajo‑käyttäytyminen hidastaaksesi sähköautosi akun ikääntymistä.

Entä EV‑valmistajien takuu?

Aviloon tutkimus, joka kattaa 95 % kaikista saatavilla olevista EV‑brändeistä, tarkasteli myös, kuinka hyvin sähköautojen valmistajien takuut toimivat. Tulokset osoittavat, että ne tekevät hyvää työtä.

Jatkuvat teknologiset edistysaskeleet ja valmistajien kasvava kokemus ovat mahdollistaneet yhä vahvempien takuukäytäntöjen tarjoamisen, jotka takaavat vähintään 70 % jäljellejäävän kapasiteetin tietyn iän tai kilometriarvon, kumpi tahansa saavutetaan ensin, jälkeen. Tämän kynnyksen alapuolella takuu kattaa korjaustoimenpiteet kapasiteetin palauttamiseksi takatun tason tasolle.

Sähköautojen akkujärjestelmien nykyinen standarditakuu on 8 vuotta tai 160 000 km, mikä on kaksinkertainen takuu, jonka kuluttajat saavat koko ajoneuvolle ja sen komponenteille. Jotkut valmistajat, kuten Lexus, ovat jopa alkaneet tarjota pidennettyjä takuita.

Aviloon data paljasti, että valmistajat tarjoavat yhä laajempia takuuolosuhteita, koska SoH harvoin laskee alle 70 % takuuajan aikana.

Tutkimus tarkasteli myös akun elinkaaren eri vaiheita takuun näkökulmasta. Ensimmäinen on takuun päättyminen (EoW), jolloin takuu päättyy joko kuluneen ajan tai saavutetun kilometriarvon vuoksi. Analyysi osoittaa, että akut voivat jatkaa käyttöä tämän jälkeenkin. 

Toinen vaihe on ensimmäisen elinkaaren päättyminen (EoFL), joka tapahtuu hyvin ennen kuin akku saavuttaa 70 % SoH‑arvon, ja se voidaan käyttää toissijaisessa elinkaarisovelluksessa. Kolmas vaihe on toisen elinkaaren päättyminen (EoSL), joka saavutetaan, kun akku ei enää sovellu jatkokäyttöön ja se on kierrätettävä.

Lopulta, kuinka paljon akku on arvoinen kaiken käytön jälkeen?

Entä akkujen jäljellejäävä arvo? Onko sitä? Jäljellejäävä arvo, joka on ajoneuvon arvioitu arvo sen käytön jälkeen, on todellakin korkea.

Akun jäljellejäävä arvo riippuu enimmäkseen kahdesta tekijästä — sähköautojen nykyisestä markkinahinnasta ja uusien akkujen hinnasta — ja käytetyn akun kunto on myös keskeinen tekijä. 

Takuuajan arvonmenetys riippuu pääasiassa akun ikääntymisestä ja jäljellä olevasta kapasiteetista, mutta kun takuu päättyy, arvonmenetys kasvaa, kertoo tutkimus. Joten jäljellejäävän arvon menetyksen, kuten tutkimus totesi, odotetaan tapahtuvan jokaisessa akun elinkaaren vaiheessa. 

Kuitenkin ensimmäisen elinkaaren lopussa akulla voi olla edelleen merkittävä arvo toisen käytön kautta, riippuen uusien akkujen kustannuksista. Kun EoFL‑vaihe saavutetaan, akku testataan sen soveltuvuudesta toissijaiseen käyttöön. 

Vaikka akku olisi voimakkaasti ikääntynyt, se ei tarkoita kokonaisvaltaista taloudellista menetystä ensimmäisen tai toisen elinkaaren jälkeen, kertoo Aviloo. Tämä johtuu siitä, että raaka-aineet kuten litium, nikkeli ja kupari säilyvät. Nämä arvokkaat metallit sekä muut materiaalit voidaan palauttaa kierrätyksessä. Niitä voidaan myös käyttää uusissa akuissa, mikä jatkaa taloudellista hyötyä. 

Näin ollen käytetyn akun arvoa voidaan nostaa uudelleenkäsittelemällä se, kunnes akku saavuttaa minimiarvon, jonka kierrätysyhtiö maksaa, riippumatta sen kunnosta.

Yritykset, jotka johtavat EV‑sektoria

Kun sähköautot saavat jalansijaa, autonvalmistajat ympäri maailmaa ovat siirtäneet fokuksensa sähköajoneuvoihin. Tämä sisältää General Motors (GM ), Lucid Group (LCID ), BMW, Ford (F ), Volkswagen, Volvo ja Rivian Automobile (RIVN ), jotka kaikki edistävät tätä ympäristöystävällistä muutosta. Samaan aikaan CATL, LG Energy Solution, Panasonic, QuantumScape (QS ) ja Samsung SDI ovat vahvasti mukana EV‑akkujen valmistuksessa. Nyt tarkastelemme näiden alojen merkittävimpiä nimiä: 

#1. Tesla

Johtava EV‑valmistaja, Elon Muskin Tesla (TSLA ), tunnetaan myös akkuteknologiastaan ja hallintajärjestelmistään. Markkina-arvo on 1,069 triljoonaa dollaria, ja TSLA‑osakkeet käyvät tällä hetkellä 334,40 dollaria, nousussa 33,97 % tänä vuonna. EPS (TTM) on 3,65 ja P/E (TTM) 91,27.

Tuleva Yhdysvaltain hallinto maalaa itse asiassa optimistisen kuvan Tesla‑osakkeista, sillä Musk on ollut keskeinen hahmo presidenttiehdokas Donald Trumpin paluun tukemisessa Valkoiseen taloon. Teknologiabriili valittiin äskettäin Trumpin toimesta, yhdessä entisen republikaanisen presidenttiehdokkaan Vivek Ramaswamin kanssa, johtamaan vastikään perustettua Hallinnon Tehokkuusosastoa (DOGE).

Taloudellisista tiedoista osalta amerikkalainen autonvalmistaja raportoi 2,18 miljardia dollaria nettotulosta vuoden 2024 Q3‑kaudella, 16,2 % kasvun edellisvuodesta, ylittäen kiinalaisen kilpailijansa BYD:n tuloksen, joka kasvoi 11,5 % samana ajanjaksona 11,6 miljardia yuania (1,6 md $). Teslan voittomarginaalit vahvistui kuitenkin automaattisista sääntelykrediiteistä, jotka tuottivat 739 miljoonaa dollaria kyseisellä neljänneksellä. Teslan kuluvan vuoden myynti oli 71,98 md $, ja kvartaalissa Teslasta tuli 462 890 ajoneuvon toimitus. Seuraavana vuonna yhtiön tavoitteena on lanseerata edullisempia malleja.

2. BYD (BYDDY: OTCPK)

BYD on merkittävä kiinalainen yritys, joka valmistaa sähköautoja ja litiumioniakkuja omiin että muiden ajoneuvoihin. Markkina-arvo on 111,79 md $, ja BYD‑osakkeet käyvät tällä hetkellä 66,68 dollaria, nousussa 20,64 % tänä vuonna. Yrityksen maksama osinkotuotto on 1,31 %. 

Vuoden 2024 Q3‑kaudella se raportoi 28,24 md $ liikevaihtoa, 24 % kasvun edellisvuodesta, mikä ylitti Teslan 25,18 md $ liikevaihdon samana ajanjaksona. BYD:n YTD‑myynti on 70,53 md $. Vahvat luvut tulivat huolimatta Kiinan EV‑laskusuhdanteesta. Itse asiassa EV‑jätti myi ennätysmäärän autoja (370 854) elokuussa. Mielenkiintoista on, että puolet BYD:n myynnistä on hybridejä, jotka kasvavat nopeammin kuin pelkät akkukäyttöiset autot. 

Yritys kohtaa kuitenkin haasteita mahdollisten EU:n, Kanadan ja jopa Yhdysvaltojen tullinkorotusten muodossa. Samaan aikaan viimeisimmät raportit viittaavat siihen, että BYD valmistautuu intensiiviseen hintasotaan ja on pyytänyt toimittajilta 10 % hintaleikkauksia ensi vuonna. Tämä tulee, kun yritys odottaa ylittävänsä 4,2 miljoonaa uusiutuvien energian ajoneuvojen (NEV) myyntiä tänä vuonna, alhaisen kustannuksen toimitusketjun, teknologisten innovaatioiden ja mittakaavaetuuksien ansiosta.

Yhteenveto

Sähköinen liikkuvuus on keskeisessä roolissa ilmastonmuutoksen torjunnassa, sillä se vähentää merkittävästi kasvihuonekaasupäästöjä. Tämä siirtymä tuo kuitenkin mukanaan useita haasteita, kuten korkeat tuotantokustannukset ja kuluttajien käsitykset. Niiden nopeuttamista voi edistää kuluttajien kouluttaminen sähköisestä liikkuvuudesta ja akkujen elinkaaresta, sillä väärä tieto voi vahvistaa perusteettomia pelkoja, heikentää sosiaalista hyväksyntää ja siten hidastaa EV‑markkinoiden kasvua. Tarkkojen ja läpinäkyvien tietojen tarjoaminen, kuten tämä tutkimus teki, voi luoda realistisen ymmärryksen, valtuuttaa kuluttajat tekemään tietoisia ostopäätöksiä ja rakentaa luottamusta sähköautoihin.

Klikkaa tästä saadaksesi listan parhaista EV‑osakkeista.