Teksti Tuomas Lehtonen, kuvat Teemu Kuusimurto
Suomalaisesta Ioncorista on kehittynyt akustojen raskassarjalainen, joka on tuottanut yli kaksi miljoonaa akkua henkilöautoihin, raskaisiin kulkuneuvoihin ja työkoneisiin. Akkupaketin kehittämisessä tarvitaan monipuolista sähkökemian osaamista. Vierailimme yrityksen Salon tehtaalla.
Ioncor kilpailee akkuvalmistajien raskassarjassa, vaikka yritys sai alkunsa vasta viime lokakuussa. Yrityksellä on kolme akkujärjestelmien suursarjatuotantotehdasta Suomessa ja Saksassa sekä useita tuotekehitys- ja akkutestauskeskuksia. Se onkin yksi Euroopan johtavista sähköisten ajoneuvojen akkumoduulien ja -pakettien valmistajista.
Akkuliiketoiminta kasvoi nykymittoihinsa, kun Valmet Automotive perusti vuonna 2018 Electric Vehicle Systems (EVS) -liiketoimintalinjan. Viime syksynä linja irtautui omaksi yrityksekseen, Ioncoriksi. Taustalla on Valmet Automotiven strategiamuutos; Ioncorilla uskotaan olevan paremmat mahdollisuudet menestyä kansainvälisillä kasvumarkkinoilla itsenäisenä yrityksenä.
”Painopisteemme on ollut autotehtaille tehtävässä sopimusvalmistuksessa. Nyt siirrymme omien, asiakkaille räätälöityjen, skaalautuvien ja modulaaristen akkujärjestelmien kehittämiseen”, Senior Manager Juuso Kelkka kertoo. Hän vetää Ioncorin teknologiatiimiä.
Omilla tuotteilla Kelkka viittaa siihen, että Ioncor suunnittelee akut ja hankkii niihin tarvittavat osat itsenäisesti, ilman asiakkailta tullutta tarkkaa spesifikaatiota.
Akkujen modulaarisuutta ja sarjakytkentää hyödyntämällä samaa akkutyyppiä voidaan tarjota käytettäväksi useamman asiakkaan tarpeisiin.
Ioncorin keskeisimpiä asiakkaita ovat raskaan ja joukkoliikenteen ajoneuvovalmistajat sekä liikkuvien työkoneiden valmistajat. Nämä toimialat tarvitsevat akustoja jo enemmän kuin henkilöautoteollisuus.
”Kilpailuvalttejamme ovat akustoihin liittyvä laaja-alainen osaaminen ja kyky tuotannon skaalaamiseen. Voimme hoitaa akkupaketin osa- ja toimittajavalinnat, korkeajänniteakun mekaniikan ja akunhallintajärjestelmän suunnittelun, simuloinnit, lopputestauksen, valmistuksen ja laadunhallinnan. Pystymme toteuttamaan kymmenen akkupaketin tasalaatuisia pilottisarjoja siinä missä miljoonien akkupakettien massatuotantojakin”, Kelkka kertoo.
Kehitys käynnistyy kennosta
Modulaaristen korkeajännitteisten akustojen suunnittelu ja tuotanto on haastavaa työtä. Asiakaskohderyhmä on laaja, ja asiakkaiden sovellustarpeet ovat moninaiset. Näin kertovat Ioncorin Uudenkaupungin laadunvarmistuslaboratoriota vetävä Principal Scientist Pia Sjöberg ja Lead Engineer Markku Rajamäki, joka puolestaan vastaa muun muassa akkukennojen teknologian valinnasta.
Tuotekehitys ja testaustyö vaativat monitieteellisen tiimin osaamista. Ioncorilla työskentelee sähkökemian, mekaniikan, elektroniikan ja ohjelmistokehityksen asiantuntijoita.
”Kilpailuvalttejamme ovat akustoihin liittyvä laaja-alainen osaaminen ja kyky tuotannon skaalaamiseen.”
”Akustoissa tarvitaan kennojen lisäksi myös muita kemiallisia elementtejä, kuten lämpöä johtavia ja eristäviä polymeerisiä komponentteja ja liimoja. Hitsaussaumojen laadun ja metallien ominaisuuksia tutkimiseen tarvitaan myös metallografista osaamista”, sähkökemiasta ja materiaalitieteistä väitellyt Sjöberg kertoo.
Akun kehitys starttaa kennon valinnalla. Tämä vaihe on olennaisen tärkeä, sillä kennolla on suuri vaikutus akun käyttöikään, tehoon, energiatiheyteen ja hintaan.
Seuraavaksi selvitetään simuloimalla, millaisen rakenteen kenno tarvitsee ympärilleen, mitä valmistusmateriaaleja akussa käytetään ja miten materiaalit liitetään toisiinsa.
Jotta akun energiatiheys saadaan suureksi, anodi ja katodi sijoitetaan kennoissa lähekkäin.
Koboltin tarve vähentynyt
Valmistuskuluja voidaan laskea käyttämällä koboltin sijaan edullisempia metalleja, kuten nikkeliä, mangaania ja rautaa. Esimerkiksi NMC-akkujen kennoissa nikkelin osuutta on kasvatettu 50–60 prosentista jopa 80 prosenttiin. Vastaavasti koboltin tarve on vähentynyt 20:stä 10 prosenttiin ja mangaanin 20–30:stä 10 prosenttiin.
”Aloitamme analyysin varmistamalla akun geometrian ja siinä tapahtuvat mahdolliset muutokset esimerkiksi käytön funktiona. Kennot paisuvat ikääntyessään, mutta se ei saa vaikuttaa merkittävästi akun toimintaan. Litiumioniakkujen toimintakyvyn ja pitkäikäisyyden kannalta on olennaista löytää elektrolyytti, joka kestää kennojen korkeaa jännitettä. Toinen tärkeä seikka on hallita elektrodien tilavuuden muutoksesta aiheutuvaa paisumista, joko kenno- tai akkupakettitasolla”, kemistin koulutuksen saanut Rajamäki toteaa.
”Kennot paisuvat ikääntyessään, mutta se ei saa vaikuttaa akun toimintaan.”
Laboratoriotestauksia ja -mittauksia tehdään kehitysvaiheesta laadunvalvontaan saakka.
”Tutkimme esimerkiksi kennojännitteitä ja yksittäisiä komponentteja. Akku puretaan ensin sähköisesti ja sitten mekaanisesti paloihin, jotta voidaan analysoida ominaisuuksia kuten hitsaussaumojen lujuuskestävyyttä ja laatua sekä erilaisia kemiallisia komponentteja”, Sjöberg sanoo.
Kierrätys on yhteistyötä
Tuotanto pyörii hiilineutraalisti. Yritys on optimoinut energiankulutuksensa ja kompensoi välttämättömät päästöt. Tuotannon materiaalihukkaa pyritään vähentämään muun muassa tutkimalla tuotteet, joissa on havaittu laatupoikkeamaa.
”Laboratoriossa etsimme poikkeavasta tuotteesta juurisyyn ja verifioimme materiaalin, joka on täysin kunnossa. Materiaali palautetaan tuotantolinjalle auditoitujen prosessien avulla. Analyysin avulla voidaan siis vähentää tehokkaasti materiaalihukkaa”, Sjöberg toteaa.
Materiaali, jota ei voida palauttaa tuotantoon, toimitetaan omalle kierrätyskumppanille Fortumille. Se käsitellään mekaanisesti, minkä jälkeen osa materiaaleista lähtee Fortumin Harjavallan laitokselle hydrometallurgiseen prosessiin.
Kierrätysprosessia helpottavat materiaalien osalta standardoidut kennot. Ajoneuvojen akustoissa katodit ovat lähes aina nikkeli-koboltti-mangaania (NMC) tai litium-rautafosfaattia (LFP).
Lue myös:
Uuden sukupolven akut – ”Enää ei kannata tutkia liian myrkyllisiä ja herkkiä materiaaleja”
Miten hyödyntää prosessimallinnusta akkujen elinkaariarvioinnissa?
Ioncor Oy
- Toimipisteet Salossa, Turussa, Uudessakaupungissa sekä Saksan Bad Friedrichshallissa, Kirchardtissa, Münchenissä ja Weihenbronnissa.
- Liikevaihto: 248,3 milj. €.
- Bruttomyynti: 1,2 mrd. € (2023, tuolloin osa Valmet Automotivea)
- Henkilöstö: 1 300 Itsenäinen yhtiö, jonka osakekannan omistaa Valmet Automotive.
- Ioncor (ja sen edeltäjä Valmet Automotive) on valmistanut jo reilusti yli 2 miljoonaa akkua.
