Pulssilataus voi mullistaa akkuteknologian

Idea: Huomio lataukseen

Akkualalla käy nyt kuhina. Useat tahot kehittävät niin kutsuttuja tulevaisuuden akkuja, jotka perustuvat uudenlaisiin raaka-aineisiin ja akkukemioihin. Tarve niille on todellinen: esimerkiksi litium – maailman kysytyin akkumetalli – on kallista, ja sen saatavuus on käytännössä muutaman valtion varassa.

Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan laitoksen apulaisprofessori Yaolin Xu tutkii Fast-Charging Future Batteries (FAST) -hankkeessa, kuinka tulevaisuuden akkujen elinikää voidaan pidentää käyttämällä niin sanottua pulssilatausta tavanomaisen vakiovirran sijaan.

”Pulssilatauksessa virtaa annetaan hetki, ja sitten se katkaistaan hetkeksi. Tätä toistetaan säännöllisesti”, Xu selittää.

Hän kertoo havainneensa aiemmassa tutkimuksessaan, että pulssilataus saattoi jopa kaksinkertaistaa NMC-grafiittiakkujen eliniän. Nämä akut ovat yleisiä esimerkiksi kannettavissa laitteissa ja sähköautoissa.

Fast-Charging Future Batteries (FAST)

FAST-hanke käynnistyi tammikuussa 2026. Sitä johtaa apulaisprofessori Yaolin Xu Aalto-yliopistosta. Hänen kahdeksanhenkinen tutkimusryhmänsä työllistää myös opiskelijoita ja tutkimusavustajia.

FASTin rahoittaa Teknologiateollisuuden Future Makers
-ohjelma, joka tukee innovatiivisuuteen ja kestäviin tulevaisuuden ratkaisuihin pyrkiviä hankkeita.

Vielä ei tiedetä, toimiiko pulssilataus muissa akkutyypeissä. Xu tutkimusryhmineen pyrkii kehittämään pulssilatauksen toimintamalleja ja akkujen suunnittelua, jotta pulssilataus saataisiin toimimaan myös tulevaisuuden akuissa. Xu tavoittelee läpimurtoa poikkitieteellisellä tutkimuksella: FAST-projekti työllistää sekä materiaaliettä insinööritietelijöitä.

”Nykyiset insinöörimallinnukset eivät ole tarpeeksi tarkkoja. Kun lisäämme niihin materiaalitutkimuksesta saatua dataa, saamme huomattavasti parempia akkumallinnuksia.”

Vaikutukset: Akuille paljon lisää elinikää

Xu’n tavoite on käyttää paranneltuja mallinnuksia ja optimoida pulssilataukseen perustuvaa latausmenetelmää niin, että tulevaisuuden akkujen käyttöikä pitenee latausnopeudesta riippumatta. Nykyisellään pikalataus, kuten sähköauton lataaminen huoltoaseman pikalaturissa, aiheuttaa akkumateriaaleihin muutoksia, jotka lyhentävät akun elinikää.

”Tavoitteeni on saavuttaa akkujen kaksinkertainen käyttöikä myös silloin, kun niitä ladataan erittäin nopeasti 5C-latauksella.”

5C-lataus tarkoittaa, että akku voidaan ladata teoreettisesti täyteen 12 minuutissa.

FAST-hanke tutkii tulevaisuuden akkujen vanhenemista. Apulaisprofessori Yaolin Xu’n johtaman tutkimusryhmän täytyy rakentaa ainakin osa akuista itse, koska niitä ei ole vielä saatavilla kaupallisilta toimijoilta.

Osa tutkimukseen tarvittavista laitteista Aalto-yliopistolla on jo, ja loput saapuvat kevään aikana. Kunhan laitteisto on kasassa, kokeet käynnistyvät pian.

FAST-projektissa akkujen latauksen turvallisuutta pyritään parantamaan hillitsemällä niin kutsuttujen dendriittien kasvua. Ne ovat neulamaisia metallikiteitä, jotka kasvavat akuissa, kun niitä ladataan ja puretaan.

”Usein sähköauton akkuihin liittyvät onnettomuudet johtuvat juuri dendriiteistä.”

Tulevaisuus: Monia käyttökohteita

Xu kertoo, että jotkin yritykset rakentavat jo prototyyppejä pulssilataukseen perustuvista pikalatureista, mutta vielä niitä ei ole kaupallisessa käytössä. On kuitenkin mahdollista, että tulevaisuudessa sähköautoja ladataan huoltoasemilla juuri tällaisilla latureilla.

Apulaisprofessori korostaa, että FAST-projekti ei keskity pelkästään pulssilataukseen, vaan ennen kaikkea akkumallien parantamiseen. Näistä malleista on hyötyä myös esimerkiksi akkujen hallintajärjestelmien kehittämisessä.

”Hyvää akunhallintajärjestelmää tarvitaan esimerkiksi sähköverkossa, kun varastoimme uusiutuvaa energiaa akkuihin.”