Batteriene som har gjort mye av elektronikken vi bruker i dag mulig.
Professor Ann Mari Svensson ved Institutt for materialteknologi har svart TU på noen spørsmål om batterier. Les gjerne hele saken, og abonner gjerne på ekstra-artiklene.
– Litiumholdige batterier, eller såkalte litium-ionbatterier, består av en anode, elektrolytt og katode som alle andre batterier. Anoden er laget av grafitt og katoden av et litiumoksid. Ved opplading av batteriet overføres positive litiumioner fra katoden til grafitten og lagres mellom lagene i strukturen av denne. Ved utlading reverseres denne reaksjonen. Grafitt kan lagre dobbelt så mye litium per vekt sammenlignet med litiumoksidet. Det er viktig at elektrolytten har god ionisk ledningsevne og dårlig elektrisk ledningsevne.
– Litium-ionbatteriene har den høyeste energitettheten av alle oppladbare batterier. Energien et batteri kan levere, er gitt av produktet av cellespenningen og hvor mye lading som lagres i elektrodene. Litium-ionbatterier kan gi en spenning på rundt 3,5–4 V, som er mye høyere enn konvensjonelle batterier som f.eks. blybatterier. Energitettheten er energien per vekt.
– Hva er fordelene med litium-ionbatterier?
For mange bruksområder finnes det i dag ikke konkurrenter til litium-ionbatteriene. Prisen har falt med 75% siden 2008. Ulempen med disse batteriene er at:
– En ulempe er at de fungerer best i et relativt smalt temperaturvindu, dvs. i området 0ºC til 40ºC. Ved for høye temperaturer kan elektrolytten rett og slett dekomponere. Ved lave temperaturer reduseres effekttettheten og i praksis vil derfor kapasiteten til batteriet minke. Det er også utfordringer knyttet til miljøvennlig produksjon av batteriene. Ofte benyttes f.eks. kobolt og nikkel, som har sosiale og miljømessige ulemper forbundet med drift av gruver. Videre benyttes også giftige løsemidler i produksjonen. Det er stadig behov for forbedringer med tanke på kostnader, sikkerhet, miljøvennlig produksjon og resirkulerbarhet.
Det forskes selvsagt for å utvikle bedre og mer miljøvennlige batterier:
– Forskningen har hatt mye fokus på å finne bedre katodematerialer, ettersom det er katoden som har lavest kapasitet til lagring av lading, samtidig som en i størst mulig grad forsøker å unngå bruk av elementer som kobolt og nikkel. Denne forskningen fortsetter med stort fokus parallelt med at det forskes på andre løsninger, som f.eks. katoder av svovel, eller såkalte litium-luftbatterier – som kan gi store forbedringer av energitettheten, men som ligger et stykke frem i tid. For anoden forskes det også på å bruke nye materialer, som silisium eller tinn. Videre forskes det på nye kombinasjoner av bindemidler og vandige (dvs. ikke giftige) løsemidler, samt utvikling av nye elektrolytter med et mye bredere temperaturvindu og som kan fungere ved høyere spenninger enn idag – dvs. opp mot 5 V.
Relaterte saker
Xiaomi: 200 W kablet lading
Det betyr fulladet på 8 min (4000 mAh).
Les artikkelenHyperJuice Magnetic Wireless Battery Pack
MagSafe batteripakke fra Hyper til iPhone 12-modeller.
Les artikkelenSkikkelig smart ladefunksjon i MacOS 11.3
Lader batteriet til 100%, men bare hvis det trengs.
Les artikkelenApple car om 5 til 7 år
Mark Gurman og andre mener det.
Les artikkeleniOS 14.2 kan sluke batteri
Ser ut til å være et problem på eldre iPhoner.
Les artikkelen