Kiinteän olomuodon akut: Kiina ei takaa voittoa

Kiina on rakentanut vankan etumatkan kiinteän olomuodon akkujen kilpailussa, mutta Pekingissäkin tunnelma ei ole lainkaan leppoisa. Tuore teollisuusanalyysi varoittaa, että maa voi huolimatta siitä, että sillä on alan yksi suurimmista tutkimusputkista ja patenttikannoista, silti menettää asemiaan, kun Yhdysvallat, Eurooppa, Japani ja Etelä-Korea kiristävät tahtia politiikassa, valmistuksessa ja immateriaalioikeuksissa.

Tämä jännite kertoo paljon siitä, missä akkuala on juuri nyt. Kiinteän olomuodon akut eivät ole enää futuristinen puheenaihe, joka rajoittuu laboratorioesityksiin ja sijoittajien dioihin. Ne siirtyvät ratkaisevaan teolliseen vaiheeseen, kohtaan, jossa tieteellinen lupaus alkaa törmätä mittakaavaan, toimitusketjuihin ja armottomaan kaupalliseen todellisuuteen.

Päällepäin Kiina näyttää vahvalta. Maa omistaa noin 35 prosenttia maailman kiinteän olomuodon akkujen patenttimaisemasta, mikä on suurin osuus kyseisessä segmentissä. Elektrolyyttiin liittyvissä hakemuksissa asema on vieläkin vahvempi, noin 39 prosenttia maailmanlaajuisista patenteista. Tutkimustuotanto on myös kasvanut poikkeuksellisen nopeasti. Vuonna 2015 Kiina tuotti vain 21 kiinteän olomuodon akkuihin liittyvää julkaisua. Vuoteen 2023 mennessä määrä oli räjähtänyt 562:een, ja maa nousi maailman kärkeen.

Johtavat toimijat, kuten Kiinan tiedeakatemia, sen Metallintutkimusinstituutti sekä Tsinghuan yliopisto, ovat nousseet keskeisiksi tekijöiksi ratkaistaessa yhtä alan vaikeimmista teknisistä päänvaimoista: kiinteän ja kiinteän rajapinnan (solid-solid) rakennesuunnittelua ja toiminnallista hallintaa. Tämä on tärkeää, koska akkumateriaalien välinen rajapinta on yksi suurimmista pullonkauloista vaikuttavien prototyyppien ja toimivan sarjavalmistuksen välillä.

Patentit kertovat monimutkaisemman tarinan

Kun pinnan alle mennään, maailmanlaajuinen järjestys ei kuitenkaan ole niin yksinkertainen. Marraskuussa 2025 kiinteän olomuodon akkuihin liittyvät teknologiat muodostivat kaikkiaan 16 429 patenttihakemusta, jaettuna 6 321 ainutlaatuiseen patenttiperheeseen. Kiina ja Japani ovat lähes tasoissa kokonaismäärissä, Kiinalla 3 341 ja Japanilla 3 225. Yhdysvallat tulee perässä 2 355:llä, kun taas Etelä-Korealla on 1 544.

Mutta kokonaisvolyymi on vain osa kokonaiskuvaa. Japani näyttää yhä pitävän hallussaan syvintä teknologista vaikutusta: se tuottaa noin 37 prosenttia maailman patenttihakemuksista, kun Kiinan osuus on noin 30 prosenttia. Vielä paljastavampaa on se, ketkä hallitsevat arvokkaimpia yritystason patenttipositioita. Maailman 30 parhaan kiinteän olomuodon akku- ja elektrolyyttipatentteja koskevan toimijan joukossa 17 on japanilaisia, seitsemän kiinalaisia, viisi eteläkorealaisia ja yksi eurooppalainen. Kymmenen kärki on täysin japanilaisten ja eteläkorealaisten hallussa.

Toyota on se norsu huoneessa. Yhtiö on tunnistettu suurimmaksi yritystason patentinhaltijaksi kiinteän olomuodon akuissa, ja sen vastuulla on noin 40 prosenttia alan maailmanlaajuisista patenteista. Tällainen keskittyminen merkitsee paljon. Se viittaa siihen, että vaikka Kiina tuottaa valtavia määriä tutkimusta ja hakee patentteja aktiivisesti, kaikkein strategisimmin juurtuneet immateriaalioikeuksien positiot ovat yhä vahvasti keskittyneet muualle.

Kiinalaiset yritykset eivät pysähdy. CATL, BYD ja SVOLT nousevat viimeaikaisten aktiivisimpien patenttihakijoiden joukkoon, ja kiinalaiset toimijat ovat jättäneet yli 500 hakemusta jo pelkästään vuonna 2023. Raportin terävin varoitus koskee kuitenkin ulkomaista patenttien hyödyntämistä. Kiinalaiset yritykset jättävät kansainvälisiä patentteja vähemmän kuin japanilaiset ja eteläkorealaiset kilpailijat, jotka ovat rakentaneet laajemman suoja-alustan Yhdysvaltoihin, Eurooppaan, Kaakkois-Aasiaan ja Intiaan.

Tuo kuilu voi tulla kalliiksi myöhemmin. Edistyneissä akuissa tieteen voittaminen on yksi asia. Oikean luvan tai oikeuksien saaminen myydä maailmanlaajuisesti on toinen.

Laboratoriolupauksesta pilottituotantolinjoihin

Kaupallinen aikataulu alkaa hahmottua. Raportin mukaan ala siirtyy pilottimittakaavan työstä kohti rajattua pieneräistä tuotantoa. Varhaisen valmistuksen odotetaan käynnistyvän noin vuonna 2027, ja laajemman kaupallistamisen tavoitteeksi asetetaan vuosi 2030.

Viimeaikaiset tiedot viittaavat siihen, että vauhti kiihtyy. Kiinalaiset tutkijat ovat esittäneet kiinteän olomuodon akkuproto-tyypin, jonka energiatiheys on 451,5 Wh/kg ja jonka latausajaksi on väitetty vain kolme minuuttia. Jos tämän kaltaiset tulokset voidaan toistaa laboratorion ulkopuolella, se herättää kiinnostusta koko sähköajoneuvoalan ja paljon sen ulkopuolellakin.

Ganfeng Lithium, Changanin tukemana, on raportoinut kiinteän olomuodon akun, joka tuottaa 1 100 lataussykliä arvolla 400 Wh/kg, samalla kun se tähtää 500 Wh/kg:iin tulevissa, tuotantoon keskittyvissä suunnitelmissa. CATL puolestaan on kertonut patenttityöstä, joka liittyy fluoripitoisiin litiumyhdisteisiin ja sulfidielektrolyyttijärjestelmiin. Molemmat tavoittelevat parempaa lämpöstabiilisuutta ja nopeaa latauskykyä.

Gotion High-techkin etenee. Yhtiö on saattanut valmiiksi 2 GWh:n täyskiinteän olomuodon akkutuotantolinjan suunnittelun, ja 0,2 GWh:n pilottilinja on jo käynnissä. Ajoneuvotestaukset ovat parhaillaan käynnissä.

Toistaiseksi sähköajoneuvot ovat suurin kohdemarkkina, ja Kiinan olemassa oleva EV-akkujen ekosysteemi antaa kotimaisille toimijoille vankan starttipohjan. CATL johtaa asennuksissa 29,06 GWh:lla ja 47,2 prosentin osuudella viimeisimmällä saatavilla olevalla jaksolla. BYD seuraa 10,49 GWh:lla ja 17,1 prosentin osuudella, kun taas Gotion on kolmantena 4,05 GWh:lla ja 6,6 prosentin osuudella.

Mahdollisuus laajenee kuitenkin nopeasti. Kiinteän olomuodon akkuja käsitellään yhä useammin myös humanoidiroboteissa, sähköisissä pystylähdössä ja -laskeutumisessa (eVTOL) käytettävissä lentokoneissa, kulutuselektroniikassa sekä kiinteässä energian varastoinnissa. Toisin sanoen tämä ei ole enää pelkkä EV-tarina. Kaikki toimialat, jotka tavoittelevat korkeaa energiatiheyttä, hyvää turvallisuutta ja kompaktia akun rakennetta, seuraavat tilannetta tarkasti.

Tekniset haasteet pysyvät silti sitkeinä. Kehittäjät tutkivat yhä kolmea pääasiallista elektrolyyttipolkua: sulfidia, oksidia ja polymeeriä. Yksikään ei ole noussut kiistattomaksi voittajaksi. Jokaisella on omat kompromissinsa sähkönjohtavuudessa, pitkäikäisyydessä, valmistettavuudessa ja kustannuksissa. Tutkijat painivat edelleen myös litiumdendriittien kasvun, ionien kuljetuskäytöksen, rajapinnan stabiilisuuden sekä akun vikaantumismekanismien kanssa.

Niin, Kiinalla on mittakaava. Sillä on vauhtia. Sillä on julkaisuja, patenteja, pilottilinjoja ja planeetan suurimpia akkuvalmistajia. Mutta kiinteän olomuodon akkujen kilpailua ei ratkaista pelkästään otsikoilla tai patenttilukumäärillä. Ratkaisu syntyy siitä, kuka pystyy muuntamaan hauraita läpimurtoja valmistuskelpoisiksi tuotteiksi, varmistamaan avainmarkkinat kansainvälisillä patenteilla ja toimittamaan mittakaavassa ennen kilpailijoita.

Yksi viimeisistä merkeistä siitä, kuinka vakavasti Kiina suhtautuu seuraavaan vaiheeseen: maan ensimmäinen kansallinen kiinteän olomuodon akkujen standardi, nimeltään Terms and Classification, on nyt avattu julkiseen kuulemiseen. Luonnos jakaisi akut muodollisesti nestemäisiin, nestemäisen ja kiinteän olomuodon yhdistelmätyyppeihin sekä täysin kiinteän olomuodon akkujen kategorioihin.

Se voi kuulostaa byrokraattiselta. Ei ole. Standardit ovat usein hiljainen signaali siitä, että teknologia on valmiina poistumaan laboratoriosta ja siirtymään mukaan reaalitalouteen.