Kuigi liitium-ioon akud domineerivad elektriautode turul, arendavad tootjad ja teadlased mitmeid alternatiivseid akutehnoloogiaid, mis võiksid vähendada sõltuvust liitiumist ja teistest haruldastest toorainetest ning parandada ohutust või energiatihedust.

Osa tehnoloogiaid on juba tootmisesse jõudmas, teised alles arengujärgus. Kokku tõi väljaanne Interesting Engineering välja viis suunda, mis võivad elektriautode tulevikku kujundada.

Naatrium-ioon akud on kõige lähemal turule

Naatrium-ioon akud töötavad liitium-ioon akudega sarnasel põhimõttel, kuid kasutavad liitiumi asemel laialdaselt kättesaadavat naatriumi. Tehnoloogiat skaleerivad juba suured tootjad, sealhulgas CATL ja BYD, ning naatrium-ioon akudega elektriautod on Hiinas juba turule jõudnud.

Uusimad naatrium-ioon rakud saavutavad energiatiheduse ligikaudu 175 vatt-tundi kilogrammi kohta, samas kui LFP-akude puhul küündib see kuni 205 vatt-tunnini ja mõnede NMC-akude puhul ligikaudu 265 vatt-tunnini kilogrammi kohta. See teeb naatrium-ioon akudest esialgu sobivama valiku väiksematele linnasõidukitele ning kommertskasutuseks, kus sõiduulatus pole peamine prioriteet.

Tahkiselektrolüüdiga akud lubavad suuremat ohutust

Tahkiselektrolüüdiga akud asendavad tavapärastes liitium-ioon akudes kasutatava süttiva vedela elektrolüüdi tahke materjaliga. Tehnoloogia lubab parandada ohutust ja tõsta energiatihedust, eriti kui seda kombineeritakse liitiummetallist anoodiga, mis omakorda võiks pikendada sõiduulatust ilma aku suurust või kaalu oluliselt suurendamata.

Peamine takistus on tootmine – tahkiselektrolüüdiga akud on endiselt kallid ja raskesti masstoodetavad ning nende praktilised eelised tuleb veel tõestada seeriaviisiliselt toodetud akupakkides. Rahvusvahelise Energiaagentuuri (IEA) hinnangul areneb tehnoloogia kiiresti, kuid täielik kommertsialiseerimine on endiselt suur inseneriülesanne.

Liitium-väävel akud sobiksid raskeveokitele

Liitium-väävel akud võiksid pakkuda suuremat hüpet energiatiheduses, mistõttu sobiksid need eriti pikamaasõidukitele ja raskematele elektritranspordi liikidele.

Väävel on üsna odav ja laialdaselt kättesaadav, samas kui selle keemia võimaldab teoreetiliselt salvestada kaalu kohta oluliselt rohkem energiat kui praegused liitium-ioon akud. IEA nimetab liitium-väävel tehnoloogiat üheks arenevaks lahenduseks, mis võiks sobida eriti kõrget energiatihedust vajavatele rakendustele, näiteks elektriveokitele, -laevadele ja -õhusõidukitele.

Peamine probleem on vastupidavus – praegused konstruktsioonid kannatavad piiratud tsüklite arvu ja teiste tehniliste probleemide all, mis on seni takistanud laiemat kasutamist. Hiljutine võrdlev analüüs tõi lisaks välja praeguste liitium-väävel akude kõrge hinna ja keskkonnamõjuga seotud väljakutsed.

Magneesium-ioon akud on veel uurimisjärgus

Magneesium-ioon akud asendavad liitiumi magneesiumiga, mis on laialt levinud element ja suudab teoreetiliselt kanda iooni kohta kaks elektroni ühe asemel. See omadus võimaldaks magneesiumipõhistel akudel salvestada oluliselt rohkem energiat. Magneesium on ka laiemalt kättesaadav ja võiks vähendada survet liitiumi tarneahelatele.

Probleem seisneb selles, et magneesiumi ioonid reageerivad tugevalt akumaterjalidega, mistõttu on keeruline välja töötada elektroode ja elektrolüüte, mis suudaksid korduvate tsüklite jooksul tõhusalt laadida ja tühjeneda. Praegu on magneesium-ioon tehnoloogia peamiselt teadus- ja arendustöö etapis ega ole veel valmis tootmiseks.

Tsingipõhised akud köidavad ohutuse ja hinnaga

Tsingipõhised akud tõmbavad tähelepanu, kuna tsink on suhteliselt odav ja võimaldab ohutumaid akulahendusi, eriti just veepõhiseid elektrolüüte kasutavaid süsteeme. Tsink-ioon ja tsink-õhk akusid arendatakse energiasalvestuseks ja muudeks rakendusteks, pakkudes madalamaid materjalikulusid ja väiksemat tuleohtu.

Väljakutseks on aga energiatihedus ja laetavus – tsingipõhised süsteemid vajavad enne liitium-ioon akudega konkureerimist sõiduautodes, kus kaal ja maht on kriitilised, veel olulisi parandusi. Osa uuemaid tsinkaku arendusi näitab suurt laadimistsüklite arvu, kuid suur osa tehnoloogiast sobib praegu pigem statsionaarseks energiasalvestuseks kui autodesse.

Ühte võitjat tõenäoliselt ei tule

Kõige tõenäolisem stsenaarium on see, et üks tehnoloogia ei asenda liitium-ioon akusid kõigis sõidukiliikides. Naatrium-ioon akud võiksid sobida odavamatele linnaautodele, tahkiselektrolüüdiga akud premium-klassi pikamaasõidukitele ja liitium-väävel akud raskemale elektritranspordile. Teised keemiad võivad leida oma koha kitsamates niširakendustes ja vajavad veel arendust.

Praegu on liitium-ioon endiselt tehnoloogia, mida on raske ületada, kuid võidusõit selle järeltulija või järeltulijate leidmiseks on juba täies hoos.