Teollisuus voisi vähentää kasvihuonekaasupäästöjä edistämällä pyöreää arvoketjua, jossa akkuja käytetään uudelleen, korjataan tai kierrätetään. Tämä vaatii kuitenkin valtavaa toimialaajen välistä ponnistelua ja koordinointia.

Taloudelliset esteet

Historialliset hintahuiput ja epävakaus, kansalliset määräykset ja rakennusmateriaalipula voivat viivästyttää tehtaiden rakentamista dramaattisesti.

Yhdenmukaistetut valmistusstandardit ja paikallisen työllisyyden vahva painottaminen ja osallistava vuoropuhelu voivat lieventää joitain näistä esteistä. Lainsäädäntö ja toimitusketjun jäljitettävyysaloitteet voivat myös auttaa parantamaan hankintakäytäntöjä.

Materiaalit

Akun valmistuksessa käytetyt materiaalit voivat olla kriittisiä. Näkyvin esimerkki on litium, jonka osuus sähköauton hinnasta on kaksi kolmasosaa.

Muita raaka-aineongelmia ovat luonnongrafiitti, nikkeli ja fosfori. Vaikka kaivosinfrastruktuuri on yleensä vakiintunut näiden metallien osalta, uusia esiintymiä ei löydetä tarpeeksi nopeasti ikääntyvien kaivosten korvaamiseksi. Seurauksena on, että tulevina vuosina on odotettavissa jonkin verran raaka-ainepulaa.

Toinen mahdollinen huolenaihe on se, että toimilla voi olla epäsuotuisia vaikutuksia paikallisiin yhteisöihin ihmisoikeusloukkausten kautta, mukaan lukien lapsi- ja pakkotyö. Esimerkiksi koboltti on työministeriön luettelossa lapsi- ja/tai pakkotyövoimalla tuotetuista hyödykkeistä.

Paras tapa puuttua näihin riskeihin on strateginen suunnittelu ja toimitusketjun hajauttaminen. McKinsey uskoo, että kestävä globaali akkujen arvoketju voidaan rakentaa alueellisten keskusten ympärille, jotka kattavat yli 90 prosenttia paikallisesta solusta ja 80 prosenttia paikallisesta aktiivisten materiaalien kysynnästä.

Solun suunnittelu

Eri kennosuunnitteluvaihtoehdot vaikuttavat akun luotettavuuteen, turvallisuuteen ja suorituskykyyn. Kotelolla tai pussilla, sisäisillä eristimillä, otsikoilla, tuuletusaukoilla ja elektrodimateriaalilla on kaikilla merkittäviä vaikutuksia. Ei ole olemassa sellaista asiaa kuin tavallinen litiumionikenno, jossa nimellisesti samanlaisilta näyttävillä kennoilla on huomattavasti erilainen käyttäytyminen ja suorituskyky.

Litiumioniakuissa käytetty elektrolyyttisuola (LiPF6) hajoaa muodostaen myrkyllistä fluorivetyhappoa (HF), jos se sekoitetaan veteen tai altistuu kosteudelle tuotannon ja kokoonpanon aikana. Solut valmistetaan ja kootaan "kuivissa tiloissa" HF:n muodostumisen estämiseksi.

Li-ion-akkujen maailmanlaajuisen kysynnän kasvaessa toimitusketjun kestävyydestä tulee yhä tärkeämpää. Tämä voidaan saavuttaa vertikaalisella integraatiolla, paikallisella alkupään toimitusketjun hallinnalla, strategisilla kumppanuuksilla ja tiukalla tuotannon ylösajon suunnittelulla. Yritykset voivat myös auttaa luomaan kestävän ja osallistavan sosiaalisen vaikutuksen tukemalla terveyttä, turvallisuutta, reilun kaupan standardeja sekä ympäristö- ja yhteisökehitysaloitteita. Tämä sisältää pyöreän arvoketjun luomisen, jossa käytetyt akut voidaan korjata, käyttää uudelleen tai kierrättää.

Solujen yhdistäminen

Suurin osa Li-akkuketju ajoneuvon moduulit on rakennettu useiden kennojen rinnakkaisilla liitännöillä. Tämä lisää järjestelmän luotettavuutta lisäämällä redundantteja energiapolkuja. Se kuitenkin luo virran epätasapainon rinnakkaisten haarojen välille ja lisää kennojen hajoamista epätasaisen lämmöntuotannon ja solujen välisen vastuksen vaihtelun vuoksi.

Tämä johtaa yksittäisten rinnakkaisten haarojen väliseen ikääntymisgradienttiin, mikä vähentää akun kapasiteettia ja aiheuttaa turvallisuusriskin, jos suurin haaravirta ylittää kennon maksimilataus-/purkausvirran (katso kuva 1c). Tämä voi aiheuttaa kennon ylikuumenemisen ennen kuin muut turvalaitteet aktivoituvat.

Tämän ratkaisemiseksi moduulin suunnittelun on mahdollistettava hitsattujen kennojen turvallinen erottaminen vaarantamatta hitsausprosessia tai suorituskykyä. Tämä voidaan tehdä suunnittelemalla kennoissa kaksi erillistä liitosaluetta, jotka leikataan hitsauksen jälkeen. Tuloksena saatuja yksittäisiä kennoja voidaan sitten käyttää uusissa akkutuotteissa.

Pakkaus

Kuten useimmat vaaralliset aineet, litiumakut ja akkukäyttöiset laitteet vaativat erityispakkauksen turvallisuuden varmistamiseksi kuljetuksen aikana. Nämä tiedot voivat vaihdella kuljetusmuodon mukaan.

Esimerkiksi junakuljetukset edellyttävät erilaisten erityisohjeiden noudattamista vaarallisten aineiden kuljetuksessa. Nämä määräykset on esitetty yksityiskohtaisesti Vaarallisten aineiden rautatiekuljetuksia (RID) -ohjeissa, jotka yhdistettynä maantiekuljetuksissa käytettäviin ADR-ohjeisiin edellyttävät käytännössä samanlaisia ​​pakkauksia, prosesseja ja suojauksia.

Tämäntyyppinen pakkaus suojaa oikosululta käyttämällä sähköä johtamattomia sisäpakkauksia, jotka sulkevat täysin kennot ja akut ja on sijoitettu turvallisesti vahvoihin ulkopakkauksiin. Näissä pakkauksissa on myös sisäiset väliseinät, jotka estävät liikettä, joka saattaa löysätä liitoskansia, ja ne on teipattu tai kiinnitetty estämään akun siirtyminen kuljetuksen aikana. Nämä suojatoimenpiteet auttavat noudattamaan YK:n 3480:n ja muiden vaarallisuusohjeiden noudattamista.