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
Et kjempeframskritt for oppladbare batterier
Hurtigere lading, bedre sikkerhet og lengre levetid!
Les artikkelenApple får bot for trege iPhoner
Det voldsomme rabalderet er altså enda ikke over.
Les artikkelenHar du et dårlig batterideksel til iPhone XS eller XR?
Da får du nytt av Apple.
Les artikkelenBatterier som varer evig?
Drømmen om en evighetsmaskin er gammel, men kan den faktisk realiseres?
Les artikkelenMange klager på iPhone X batteriet
Lenge siden jeg fikk beskjed om å bytte!
Les artikkelen