at litium-ion-batterier er små, lette, har høy kapasitet og er svært effektive?
Hvorfor er litium-ion-batterier for tiden på alles lepper?
De er små og lette, og fremfor alt blir mobilt utstyr stadig mer populært. Dette omfatter mobiltelefoner, bærbare PCer og i noen tid nå selv hageredskaper. De trenger alle strøm, men selv i forbindelse med hageredskaper blir strømkabler stadig ansett som tungvint. Derfor blir pålitelige batterier med høy kapasitet stadig mer viktige. Moderne litium-ion-batterier har også nylig etablert seg som en strømkilde til hageredskaper. Deres spesielle fortrinn: De er ikke underlagt den nedbrytende minneeffekten på tidligere generasjoner med batterier og er derfor alltid klare til bruk. Men hvordan fungerer dette kompakte batteriet, som også har lav selvutladning?
Hvordan fungerer litium-ion-batterier?
Som navnet antyder, er litium-ion-batteriet et oppladbart batteri basert på lettmetallet litium. I motsetning til litium-batterier er disse batteriene oppladbare. De inneholder en kombinasjon av sensitive, kjemiske komponenter med ulike elektriske ladninger som kan reagere svært raskt. De positivt og negativt ladede kjemikaliene er kun atskilt av en laminert, tynn plastvegg.
Litium-ion-batterier blir også kalt swing-, transport- eller ion-overføringsbatterier. Disse beskrivelsene gjenspeiler det grunnleggende prinsippet for denne typen batteri: Lade- og utladingsprosessen fører i prinsippet bare til en overføring av litium-ioner, det vil si elektrisk ladede litium-atomer mellom de to elektrodene. Når batteriet lades, blir litium-ionene overført til et grafittlag som er laget av karbon. Under utlading vandrer ionene tilbake. Migreringen av ioner genererer en elektromagnetisk kraft som styrer strømmen av elektroner. I litium-ion-batterier er den positive polen laget av litium-metalloksid og den negative polen er laget av karbon.
Hva betyr "minneeffekt"?
Kapasiteten på et litium-ion-batteri reduserer over tid, selv om den ikke blir brukt, hovedsakelig på grunn av den utnyttende reaksjonen mellom litium og elektrolytter. Denne prosessen er kjent som selvutlading. Den skjer i alle typer batterier, men er betydelig mindre i litium-ion-batterier enn i eldre typer.
Det er ingen minneeffekt i tilfellet med litium-ion-batterier. I gamle nikkel-kadmium-batterier (NiCd), førte hyppig delutlading til at batteriet registrerte energikravet som trengtes for å lade opp og ikke lenger gjorde full kapasitet tilgjengelig. Litium-ion-batterier på den annen side kan lades til full kapasitet til enhver tid og har lav selvutladning. Dette gjør dem enkle å håndtere, og til tross for sin høye kapasitet er de små og lette. Videre er de nå også tilgjengelige i de høyere ytelsesklassene til rimelige priser, og dermed kan de brukes i større utstyr med stort energibehov.
Hvorfor er det slik at denne teknologien først er tilgjengelig nå?
Selv om litium-ion-batterier var teoretisk kjent i begynnelsen av det 20. århundre, var det ikke mulig å bruke dem i lang tid. Fordelene med litium som elektrodemateriale var kjent tidligere, og et litium-svoveldioksid-batteri var tilgjengelig i 1938 og et litium-tionylklorid-batteri i 1969. Litium-ion-batterier reagerte imidlertid fortsatt svært følsomt overfor feil håndtering og var derfor ikke egnet til daglig bruk. Men i 1995 ble det første litium-ion-batteriet lansert på markedet fra Sony. I dag styres de kjemiske prosessene i batteriet av et batteristyre- og overvåkingssystem (BMS). Dette beskytter mot dyputlading, overlading og termisk overlast. I tillegg til det komplekse ladesystemet har litium-ion-batterier et spesielt trykkbestandig hus, noe som gjør dem omtrent 30 % dyrere enn nikkel-metallhydridbatterier (NiMH).
