Sähköauton tekniikkaa osa 4: Akkuvalmistajat

Akku on sähköauton merkittävin komponentti. Siinä missä sähkömoottori on pitkään koeteltua tekniikkaa ja sen valmistaminen maksaa satasia, on akku auton kallein osa ja pitkälti uutta, nopeasti kehittyvää tekniikkaa. Tässä jutussa selvitetään kuka sähköauton akkuja valmistaa, ja kenellä on resursseja vastata sähköautojen rynnäkköön.

Panasonic / Tesla

Teslan Gigafactory Nevadassa on maailman suurin akkuvalmistaja noin 23 GWh vuosituotannolla, jota on tarkoitus nostaa vuonna 2019 35 GWh tasolle ja myöhemmin yli 100 GWh tason. Panasonic vastaa Gigafactoryn tuotannosta, ja Tesla puolestaan omistaa valmistettujen akkujen oikeudet. Panasonic valmistaa sekä Teslan Model S että X mallien vanhemmat 18650-akut, että uudemman sukupolven Model 3 ja tulevan Model Y mallin 21700-akut.

Japanin ja Kiinan tehtailtaan Panasonic puskee maailmalle vielä 10 GWh edestä täyssähkö- ja hybridiakkuja. Asiakkaina sillä ovat mm. Honda, VW-konserni ja Toyota, jonka hybridinakut rakentuvat yhteisyritys Primearthin kautta. Kannattaa huomata, että Panasonicin muille valmistajille tuottamat akut eroavat akkukemialtaan oleellisesti Teslan akuista.


Teslan Gigafactory Nevadassa on toistaiseksi maailman suurin akkutehdas. KUVA: Tesla

Tesla on akkukemiassa selvä ykkönen tällä hetkellä. Tesla käyttää ainoana valmistajana NCA-akkukemiaa muiden NMC-kemian sijaan. Akussa on siis litiumin lisäksi nikkeliä, kobolttia ja alumiinia, kun muilla valmistajilla on alumiinin tilalla mangaania. Suurin hyöty syntyy pienessä kobolttimäärässä; kalliin koboltin osuus on kyetty laskemaan niin pieneksi, ettei NMC kemialla pääse edes teoriassa samaan NMC811-kemian lopulta tullessa tuotantokäyttöön. Tesla on myös kyennyt nostamaan piin määrää katodissa selvästi kilpailijoita suuremmaksi, jopa 15% tasolle. Lisää akkukemiasta voit lukea aiemmasta artikkelista.

Aiemmin Teslan akkuja käytettiin muutenkin Teslan teknologiaan perustuneessa Mersun B250e mallissa. Daimler-yhteistyön kariutuminen lopetti myös akkutoimitukset ja heikosti myyneen mallin tuotannon. Myös vajaa 3000 kpl täyssähköisiä Toyota RAV4 EV:tä teslan Tekniikalla valmistettiin vuosina 2012-2014.

Teslan 18650 kennon osat ennen kokoonpanoa. Kennoja on Teslan akustossa tuhansia. KUVA: Wikipedia

Teslan ja Panasonicin liitto on rakoillut vuoden 2019 aikana. Kapasiteettia ei ole saatu kasvatettua ennakoidussa aikataulussa, joten kysyntäongelmien sijaan myynnin pullonkaulana ovat olleet ilmeisimmin akut. Teslan mukaan Panasonic ei ole investoinut sovitulla laajuudella Gigafactoryn tuotannon kasvattamiseen, joten Tesla etsii uutta kumppania Shanghain Gigafactoryn akkutoimittajaksi. Panasonic puolestaan julkisti laajan yhteistyösopimuksen Toyotan kanssa, kun maailman suurin autovalmistaja on pikku hiljaa kääntämässä kelkkaansa pelkistä hybrideistä kohti täyssähköautoja.

Contemporary Amperex Technology CO. Limited

Contemporary Amperex Technology CO. Limited (CATL) on vuonna 2011 perustettu kiinalainen akkuvalmistaja. Pääpaino on siten kiinalaismerkeissä, joita löytyy listalta BAIC Motor, Changan, Foton Motor, GAC Group, Great Wall, Geely Automobile, SAIC Motor, Xiamen King Long, Yutong Bus ja Zhongtong Bus. Länsimerkeistä CATL:n akkuihin luottavat nykyisin PSA-konsernin Citroen (DS3 E-tense) ja Peugeot (e-208).

Vuonna 2017 CATL valmisti 12 GWh:n edestä akkuja, (arvio vuoden 2018 tuotannosta on neljänneksen suurempi, kun edellisvuoden tuotanto ylittyi kolmoskvartaalilla), joka oikeuttaa sen maailman toiseksi suurimman valmistajan titteliin. Virallisena tavoitteena on valmistaa yli 50 GWh:n edestä akkuja vuonna 2020, joten Teslalla on täysi työ lisätä kapasiteettia pysyäkseen ykkösenä. Yritys tiedotti vuonna 2018 aikovansa rakentaa Saksan Erfurtiin akkutehtaan ja kertoi samalla solmineensa 4 miljardin euron arvoisen toimitussopimuksen BMW:n kanssa. Uuden tehtaan vuosittaiseksi tuotantokapasiteetiksi on ilmoitettu 14 GWh sen toimiessa täydellä teholla vuonna 2022.

Geely omistaa Volvo Groupin, jonka ensimmäinen täyssähköauto Polestar 2 käyttänee todennäköisimmin CATL:n akkuja. KUVA: Polestar

Vuonna 2017 CATL osti 22% osuuden suomalaisesta Valmet Automotivesta, joka valmistaa Uudenkaupungin autotehtaalla Mercedes-Benzin malleja. Kun Mercedes pian sen jälkeen ilmoitti yhteistyöstä CATL:n kanssa, alkoivat myös spekulaatiot akkutehtaasta Suomeen. Keväällä 2019 ilmoitettiinkin suunnitelmasta perustaa akkutehdas Saloon, ja näillä näkymin tuotanto alkaa syksyllä 2019. Tehtaan koosta ei vielä ole tarkempaa tietoa, mutta sen on kerrottu valmistavan akkupaketteja muualla valmistetuista akkukennoista. Todennäköisesti kennot tulevat jatkossa edellämainitulta Erfurtin tehtaalta, jonka asiakkaaksi on spekuloitu BMW:n ja Daimlerin lisäksi myös Volkswagenia.

Automotive Energy Supply Corporation

Automotive Energy Supply Corporation eli kavereiden kesken AESC on Nissanin, Necin, ja Tokinin vuonna 2007 perustama akkuvalmistaja. AESC tuottaa akut Nissanin Leaf ja e-NV -sähköautoihin (jonka lisäksi jokunen akku on mennyt myös Renaultille), ja vuosittainen kapasiteetti on 7,5 GWh luokkaa. Yrityksellä on kolme tehdasta Japanissa, Englannissa ja Yhdysvalloissa.

Kiinalainen Envision Group osti elokuussa 2018 80% yhtiöstä (Nissan omistaa loput) ja suunnittelee 20 GWh akkutehtaan rakentamista Wuxiin Kiinassa. Uusi tehdas nelinkertaisi yrityksen tuotantokapasiteetin, jolloin Nissanin lisäksi akkuja tarjottaisiin varmasti muillekin merkeille.

Nissan Leafin akusto sijaitsee lattian alla, kuvassa vuoden 2013 auto läpileikattuna. KUVA: Wikipedia

BYD

Euroopassa vähemmän tunnettu kiinalainen BYD on tällä hetkellä todennäköisesti jo maailman suurimpien akkuvalmistajien kärkikolmikossa. Vuonna 2017 se valmisti 7,2 GWh:n edestä akkuja, joita käytetään merkin henkilöautojen ja bussien lisäksi myös muiden kiinalaismerkkien sähköautoissa. Vuoden 2018 tuotannosta on vain arvioita, niistä rohkeimpien mukaan BYD on jo lähes Teslan lukemissa yli 20 GWh tuotannolla.

BYDillä on tällä hetkellä kaksi akkutehdasta Shenzenissä ja Huizoussa, ja se rakentaa kahta uutta tehdasta Qinghain maakuntaan ja Xi’aniin. Ensimmäinen tehdas on jo otettu osin käyttöön, ja sen kapasiteetti on 24 GWh valmistuessaan vuoden 2019 aikana. Xianin tehdas on vielä suurempi ja sen kapasiteetiksi on suunniteltu peräti 30 GWh.

Vuonna 2010 tuotantoon tullut BYD E6 on suosittu etenkin taksikäytössä, jossa se on saanut jalansijaa myös Kiinan ulkopuolella. Autossa on 61 kWh LiFePO4 -akku, joka kuljettaa kertalatauksella noin 300 km. KUVA: Wikipedia

BYD hyödyntää muista valmistajista poikkeavaa lititum-rautafosfaattiakkua (LiFePO4). Sen etuna on pidempi käyttöikä ja käyttöturvallisuus, ja haittapuolena muita litium-ioniakkuja matalampi energiatiheys. Akun jännite on muita tyyppejä matalampi, vain 3,2 volttia, mutta jännite pysyy vakiona lähes tyhjäksi saakka, eli myöskään sähköauton moottorin teho ei laske akun tyhjentyessä. Bernstein Researchin mukaan BYD:n tuotantokustannukset ovat akkuvalmistajien alimmat.

BYDillä ei ole vielä tuontantoa Kiinan ulkopuolella, mutta yritys on kertonut etsivänsä paikkaa akkukennotehtaalle Euroopassa. Todennäköisimmät vaihtoehdot lienevät Ranska tai Unkari, joissa yritys jo valmistaa sähköbusseja.

LG Chem

Korealainen LG Chem valmistaa akkuja useille valmistajille. Monet isoakkuiset teslantappajat turvaavat LG Chemiin, ja listalla ovat Audi E-Tron, Jaguar I-pace, ja tuleva Porsche Taycan. LG Chemin tuotantokapasiteetti on tällä hetkellä noin 4,5 GWh vuodessa, mutta kasvutavoite on hurja: 90 GWh vuonna 2020.

Jokamies Audi E-tron koeajo
Audi E-tron käyttää LG Chemin akkuja. KUVA: Joose Luukkanen

Myös Hyundain Ioniq ja Kona,Renaultin Zoe ja Twizy, sekä Smart ForTwo EQ käyttävät LG:n akkuja. Huhujen mukaan myös Teslan Kiinan Gigafactoryssä valmistettavien Model 3 ja Model Y mallien akut toimittaisi LG Chem. Yhdysvaltojen tullaustietoja tutkineet uteliaat ovat törmänneet lähetykseen, jonka lähettäjä LG Chem ja vastaanottaja Rivian.

Samsung SDI

Toinen korealainen akkuvalmistaja vastaa kahden merkin toimituksista: listassa ovat BMW ja VW. Tulevaisuus näyttää hieman hämärältä, koska BMW on solminut yhteistyön CATL:n ja Northvoltin kanssa. VW puolestaan on uhkaillut koko yhteistyön päättymisellä, koska Samsung ei kyennyt toimittamaan haluttua määrää akkuja.

Jokamies-Tesla-Club-Finland-Långvik-BMW-i3
Samsungin akkuja käyttävä BMW i3 oli esille Långvikin Tesla Clubin tilausuudessa syksyllä 2018. KUVA: Joose Luukkanen

Samsung on kuitenkin onnistunut saamaan uusiakin tilauksia. Se nappasi Jaguarin tulevien sähköautojen akkutoimitukset Samsung nappasi LG Chemiltä, ja aloittaa toimitukset 2020. Samoin Volvon uudet sähkökuorma-autot varustetaan Samsungin akuilla.

Samsungilla on tehdas Itävallassa, ja se on aloittanut uuden tehtaan rakentamiseen Unkariin. Unkarin tehtaan kapasiteetiksi on arvioitu 2,5 GWh, joka kuulostaa pieneltä muiden hankkeiden rinnalla. Samsungille se on suurinvestointi, joka pitää korealaisvalmistajan mukana pelissä.

A123 Systems

Kiinalainen Wanxiang Group on maailman suurin autoteollisuuden komponenttivalmistaja, joka laajentui vuonna 2013 ostamalla kokonaisuudessaan edellissyksynä konkurssiin hakeutuneen A123 Systemsin. (Sama Wanxiang osti vuotta myöhemmin myös Fisker Automotiven konkurssipesän). Joku saattaa muistaa amerikkalaisyrityksen myös McLaren Mercedeksen KERS-järjestelmän toimittajana.

A123 Systemsin tuotannon pääpaino on hybridien akuissa, joita se valmistaa mm. BMW:lle. Sähköauton akkuja yritys valmistaa SAICin Roewe-merkin RX5, Ei5, ja Marvel X -malleihin, sekä Navistarin sähköisiin jakeluautoihin. Tuotantokapasiteetti vuonna 2018 on 1,5 GWh.

Vuonna 2018 esitelty Roewe Marvel X lainaa sekä nimen että ison näytön Teslalta. Toivottavasti kiinalaisvalmistajien sähköautoja saataisiin pian Eurooppaankin! KUVA: Kuvankaappaus Roewen verkkosivuilta

SK Innovation

Kolmas korealainen valmistaja on SK Innovation, jonka emoyhtiö omistaa myös Etelä-Korean suurimman öljynjalostamon. Korealaiseen tapaan kyseessä on siis monialayritys jonka valikoimasta löytyy myös voiteluaineita, kemikaaleja, sekä sähkö- ja elektroniikkakomponentteja.

SK Innovationin akut vastaavat Kian e-Niron ja Soulin kulkupuolesta. Eurooppalaismerkeistä Mercedes-Benz siirtyi EQC:n myötä SK:n asiakkaaksi. Yrityksen tuotanto on vielä pientä kapasiteetin ollessa vaatimaton 0,2 GWh vuodessa, mutta SK Innovation rakentaa Unkariin 7,5 GWh tehdasta, jonka tuotannon pitäisi alkaa vuonna 2020. Joulukuussa 2018 yritys ilmoitti myös rakentavansa akkutehtaan Yhdysvaltoihin, mutta sen kapasiteetti ei ole vielä tarkentunut.

Mercedes EQC
Mercedes EQC

GSA Yuasa

Japanilainen akkuvalmistaja GS Yuasa aloitti huhtikuussa 2018 akkutehtaan rakentamisen Unkariin. Tällä hetkellä yritys valmistaa pääasiassa lyijyakkuja, mutta toimittaa myös jonkin verran pieniä LMO- akkuja PSA-konsernille sekä emoyritykselleen Mitsubishille.

Citroen C-Zero on sama auto kuin Mitsubishi i-MiEV tai Peugeot iOn. Auto on ollut tuotannossa vuodesta 2009, joten nykyisin GSA Yuasan valmistaman 16 kWh kokoisen akun koko tuntuu pieneltä. KUVA: Wikipedia

Northvolt

Ruotsalainen Northvolt rakentaa Skellefteåån ensimmäistä tehdastaan, jonka tuotannon on tarkoitus alkaa jo 2020. Tehdas rakentuu osissa, ja valmiin tehtaan kapasiteetiksi on suunniteltu 32 GWh vuodessa. Northvolt aikoo tuottaa aluksi akkuja Volkswagenille ja BMW:lle.

Northvoltin johdossa on entinen Teslan johtaja Peter Carslon, joka Elon Muskin tapaan haaveilee jo lisätehtaista, sekä 150 GWh:n valmistuskapasiteetista vuoteen 2030 mennessä. Ensimmäisen tehtaan nimi on Teslan tyyliin Northvolt 1.

Northvolt Labs eli yrityksen tuotekehityslaboratorio Västeråsissa pitäisi olla valmiina jo vuoden 2019 aikana. KUVA: Northvolt

Muut merkit

Akkuvalmistus kerää uusia yrittäjiä. Ranskalaisen Totalin omistama Saft valmistaa akkuja, ja aikoo kehittää yhteistyössä Siemensin, Solvayn ja Manzin kanssa myös sähköauton akkuja. Realisoituuko projekti tehtaaksi asti jää nähtäväksi. Terrae puolestaan on saksalainen yhteenliittymä, joka suunnitteli kahta tehdasta ja peräti 34 GWh:n kapasiteettia vuoteen 2028 mennessä. Uuden yrityksen rahoituksen riittävyydestä on esitetty epäilyjä.

Saksalainen Bosch aikoi vuoteen 2017 saakka investoida akkuvalmistukseen peräti 20 miljardin edestä ja rakentaa Eurooppaan 200 GWh:n edestä valmistuskapasiteettia. Bosch olisi näillä lukemilla ollut jopa markkinajohtaja, mutta jostain syystä yritys päätti luopua suunnitellusta akkuvalmistuksesta kokonaan joulukuussa 2017. Yritys myi solid-state akkuja kehittäneen yhtiönsä ja sulki muut toiminnot.

Toinen saksalaisyritys, parhaiten rengasvalmistajana tunnettu Continental, on sen sijaan lähtenyt mukaan akkubisnekseen. Vuonna 2018 perustettu yhteisyritys kiinalaisen CITC:n kanssa valmistaa ”kevythybridien” 48 voltin akkuja. Continental on ilmoittanut harkitsevansa solid state -akkutehtaan perustamista Eurooppaan, eli suunnitelmissa on hypätä kokonaan nykyisin vallalla olevan litium-ionitekniikan yli. Nähtäväksi jää, kehittyykö tekniikka riittävän nopeasti tai muuttuuko yhtiön strategia jo ennen sitä.

Volkswagen arpoo oman valmistuksen ja eri toimijoiden välillä. Samsung toimittaa ainakin vielä eGolfin akut, ja Northvoltin osuus on vielä auki. Aika näyttää onko oman valmistuksen suunnitelmat hylätty lopullisesti. Huhuissa VW on yhdistetty myös SK Innovationiin.

Daimler oli aiemmin tiiviissä yhteistyössä Teslan kanssa, ja hyödynsi B-sarjan sähköversiossa suoraan Teslan akkuja. Mersu päätyi kuitenkin EQC mallin kohdalla yhteistyöhön SK Innovationin kanssa. Daimler kokoaa itse akkupaketit Kamenzin tehtaalla, ja toinen akkujen kokoonpanotehdas on rakenteilla Brühliin. Akkukennotoimituksista myös LG Chemin ja CATL:n kanssa on uutisoitu, joten Mercedeksen akkuissa nähtäneen erilaisia ratkaisuita tulevaisuudessa.

Akkuvalmistajien tulevaisuus

Kiina on tällä hetlellä sähköautomarkkinan ykkönen, ja kiinalaisten panos myös akkuvalmistuksessa on kova. Lukuisat kiinalaiset akkuvalmistajat ovat kasvaneet maan massiivisten tukien ansiosta: tuki on ollut parhaimmillaan ollut 10 000 euron luokkaa per valmistettu sähköauto, ja sähköbusseissa jopa 150 000 euroa per bussi! Vain joka viidennen maan yli sadasta akkuvalmistajasta on arvioitu selviävän hengissä tukien laskiessa asteittain ja niiden loppuessa kokonaan vuonna 2020.

OptimumNano Energy on kärsinyt tukien laskemisesta kaikkein rajuimmin. Euroopassa tuntematon shanghailaisyritys oli vielä vuonna 2017 maailman neljänneksi suurin akkuvalmistaja 5,5 GWh tuotannolla, mutta vuosi 2018 ei sujunut yhtä hyvin. Yritys lomautti kesällä kaikki työntekijänsä puoleksi vuodeksi tilausten loppuessa lähes kokonaan. Vaikka Kiinan sähköautomarkkina kasvaa edelleen nopeasti, niin tukien loppuminen aiheuttaa myllerrystä.

Sähköbussien lataaminen vaatii kunnon kaapelit. Erityisesti bussien akkuja valmistanut OptimumNano Energy kärsi rajusti Kiinan tukien leikkauksesta. KUVA: OptimumNano Energy

Kilpajuoksu eri akkukemioiden välillä vaikuttaa sekin yritysten kannattavuuteen ja tuotteiden haluttavuuteen. Uutisten mukaan SK Innovation ja LG Chem ovat lähellä NMC811-akkujen massatuotantoa, ja liki joka viikko uutisoidaan (hieman harhaanjohtavasti) läpimurroista solid state -akkujen saralla. Joka tapauksessa voimme odottaa akkujen hintojen laskevan edelleen ja niiden eliniän pidentyvän.

Syksyllä 2019 akkujen valmistus on Kiinan rinnalla lähinnä muiden aasialaisten käsissä. Eurooppalaisten oma tuotanto on Northvoltin varassa Boschin vetäydyttyä kisasta. Teslankin on huhuttu kärsivän kapasiteettiongelmista, mutta onko Maxwellin akkutekniikka hihassa oleva ässä, joka varmistaa etumatkan tulevaisuudessakin? Seuraamme akkutekniikan kehitystä.