Tek.no

Guide Batteriteknologier

250 år siden batteriet ble oppfunnet: Telefonen din holder ikke engang en hel dag

Men visste du at det finnes mange forskjellige batterier?

Rolf B Wegner
31 Aug 2014 18:00

Batterier har blitt noe vi knapt greier oss uten i hverdagen. Du finner dem overalt, være seg i mobiltelefonen, den fjernstyrte bilen eller i UPS-ene som skal sikre en videre drift av sentrale datasystemer hvis strømmen går.

Selv om vi har blitt veldig avhengige av batterier, er dette også en teknologi som skaper mye hodebry, irritasjon og frustrasjon. For batteriene varer sjelden lenge nok til at vi blir fornøyde. Ta mobiltelefonen for eksempel: Selv om det har skjedd voldsomt mye med maskinvaren i løpet av de siste årene må de fremdeles lades hver dag.

Riktignok kan du aktivere flere former for strømsparing, men vi hadde foretrukket at problemet ble løst på andre måter, for eksempel med bedre batteriteknologier.

Et batteri i sin enkleste form.Foto: Finn Jarle Kvalheim, Amobil.no

Nå er det ikke helt dødt på batterifronten, det skjer ting der også, men det går så fryktelig sakte i forhold til samfunnet ellers.

Det startet for lenge siden

For over 250 år siden satte Benjamin Franklin sammen det første batteriet. Han benyttet en rekke såkalte «Leyden jars» som lagret statisk elektrisitet. Navnet batteri var egentlig et militært uttrykk som betyr at ting virker sammen, som for eksempel et kanonbatteri på en festning.

Deretter gikk utviklingen relativt raskt. 50 år senere kom Alessandro Volta på banen med det første elektrokjemiske batteriet, som bestod av en stabel med kobber- og sinkplater, kun adskilt av fuktet papir. Dette batteriet ga helt andre resultater enn Franklins, og Volta trodde han hadde funnet en evig energikilde.

Batteriene på den tiden var mest aktuelle til bruk i forskningen, de hadde ingen reell bruksverdi i samfunnet. Det var først da John Frederic Daniell kom på banen, med «The Daniell cell», at ting begynte å skje. Dette var det første batteriet som hadde en noenlunde jevn spenning og god kapasitet, og ble dermed som industristandard å regne.

Slik virker de

Tradisjonelle AA-batterier.Foto: Shutterstock

Dagens batterier er ikke helt ulike de som allerede har eksistert i et par hundre år. Vi snakker fremdeles om energi i kjemisk form, som er pakket inn i en celle. Som en liten digresjon brukes ordet batteri litt feilaktig i dagens samfunn. Bruken av batteri ble av Franklin benyttet fordi han hadde flere celler som jobbet sammen, men mange av dagens batterier er faktisk bare enkeltceller, slik som AA-batterier.

Et ekte batteri, om vi skal være pirkete, har flere celler, slik som det flate 4,5-volts batteriet. Under skallet består batteriet av fire celler på 1,5 volt hver.

I en celle er det brukt to stoffer som skal reagere med hverandre, og for å lagre mest mulig energi bør disse stoffene ligge lengst mulig unna hverandre på den såkalte galvaniske spenningsrekken.

I spenningsrekken finner du både de uedle metallene og edelmetallene. De uedle metallene har lettest for å gi fra seg og ta i mot elektroner, og fungerer da som anoder. Edelmetallene har motsatte egenskaper, og fungerer som katoder.

Ved å forbinde disse metallene med en elektrolytt, et stoff fullt med bevegelige ioner, har du i teorien skapt et en celle breddfull av energi. I aller enkleste form har du i teorien en battericelle om du tar for eksempel en sitron og kjører inn en sinkspiker på ene siden, og en kobberspiker på andre siden.

Det som skjer når du kobler til noe som kan forbruke denne energien, er at anodene gir fra seg elektroner, som flyr videre i full fart for å gi liv til mobiltelefonen din eller den bærbare datamaskinen.

Ulike typer

Nikkel-kadmium-batterier ble brukt i slikt som dette, en gammel Mac fra 90-tallet.Foto: Rolf B. Wegner, Hardware.no

Blybatteriene er noen digre og tunge beist, og brukes mest der vekten ikke spiller så stor rolle. Blant annet brukes de ofte som startbatterier i biler, i større fjernstyrte skalabåter og ikke minst i forbindelse med UPS-enheter. UPS står for «uninterruptible power supply», og poenget er at du via en slik kan nyte godt av en jevn og god strømtilførsel. Skulle strømmen gå, har du nok tid til å ta en kontrollert nedstengning av datamaskinen din, og dermed hindre at filer og annet går tapt.

Disse batteriene er bygget opp av flere celler, typisk ti stykker for en total spenning på 12 volt. Polene består av blydioksid på ene siden, og metallisk bly på den andre. Elektrolytten på disse batteritypene består av svovelsyre, så her er det bare å være forsiktig.

Nikkel-kadmium var en stor slager for mobiltelefoner i sin tid, og har blitt brukt til veldig mye annet også. Du finner teknologien blant annet i oppladbare AA-, AAA- og D-celler, for å nevne noen få. Elektrolytten som brukes her er kalilut, en sterk base som består av kaliumhydroksid løst opp i vann.

Nikkel-metallhydrid kom på banen etter nikkel-kadium, og kunne by på langt høyere kapasitet på samme størrelse som forgjengeren. Disse er følsomme for lave temperaturer, og ikke minst selve ladeprosessen.

To mobiltelefoner som har sett sine bedre dager, bruker henholdsvis nikkel-metallhydrid og litium-ion.Foto: Rolf B. Wegner, Hardware.no

Teknologien brukes mye i dagens oppladbare AA-batterier og deres likemenn.

Litium-ion er den store greia innen forbrukerelektronikk nå om dagen. Hver enkelt celle kan by på voksne 3,7 volt, og de kan også lades opp på nytt. Denne spenningen gjør at de ikke er egnet som AA-celler, som har en maksimalspenning på 1,5 volt.

Denne batteritypen er til en viss grad utsatt for brann, og om det begynner å brenne kan brannen i utgangspunktet ikke slukkes, bare holdes under kontroll. Grunnen til det er at cellen inneholder alt den trenger for å holde brannen ved like, og det beste du kan gjøre er å holde eventuelle naboceller på en såpass lav temperatur at ikke de også antenner. Dette er ikke et veldig stort problem, vi snakker om rundt to til tre celler av en million, problemet er bare konsekvensene.

Knappcellbatterier, kjekt til sitt bruk, og finnes i en rekke typer.Foto: Shutterstock

Litium-ion brukes i dag i alt fra mobiltelefoner til elektriske biler. Vanlige mobiltelefoner har én eneste enkeltcelle, mens du i Tesla Model S finner hele 7104 battericeller om du sitter med den råeste batteripakken. Teknologien kan med andre ord brukes svært variert, og er strengt tatt rimelig enerådende på markedet. «Hemmeligheten» ligger i hvor mye effekt du kan trekke ut fra hvert kilogram med batteri, noe som er langt over de andre teknologiene som brukes.

Dersom du driver med eller kjenner noen som driver med en eller annen form for fjernstyrt hobby vil du sikkert ha hørt om LiPo-batterier. Dette er strengt tatt ikke en egen batteritype, men snarere en slags avart av litium-ion. LiPo er en forkortelse for Litium Ion Polymer.

Knappcellbatterier skal også få litt ekstra oppmerksomhet, selv om de ikke er én egen type rent kjemisk. Disse finner du i kalkulatorer, fjernkontroller og klokker. Under disse batteriene finner vi veldig mange forskjellige mikser, men noen likheter er det.

Til anoden brukes som oftest sink eller litium, mens katoden kan være mangandioksid, sølvoksid og lignende. Kvikksølvoksid har også vært vanlig, men i takt med at kvikksølv ble stemplet som noe negativt har bruken av dette stoffet forsvunnet.

CR2032 er et relativt vanlig knappcellbatteri, og det fremgår av navnet hva som finnes på innsiden, og akkurat dette navnet vitner om at det er litium og mangandioksid som brukes.

Tesla er en storbruker, går det som de håper blir de en dag verdens batterikonger » (Ekstra)

(Kilder: Wikipedia, Produsententene)

Les også
Snart lader du mobilen eller PC-en din på 30 sekunder
Les også
Vil bygge solcellepaner inn i skjermene
Les også
Tesla og Panasonic skal samarbeide om batteriproduksjon
Les også
Takket være disse brikkene er maskinen din lynrask
annonse