Blybatterier var en gang overalt innen energilagring, men de har virkelig flere svakheter i dag. For det første er de ganske enkelt for tunge og kronglete til de fleste bærbare enheter, så ingen ønsker dem i ting folk har med seg lenger. Levetiden er også et problemområde. Disse gamle batteriene varer kanskje 500 til 800 ladesykluser før de må byttes, mens litium-versjoner lett når over 3000 sykluser. Når det gjelder energi per kilo, klarer blybatterier bare omtrent 30 Wh/kg sammenlignet med litiums imponerende nivå på 200 Wh/kg. Det betyr mye når det gjelder den praktiske ytelsen. Og så skal man ikke glemme miljøet heller. Bly er giftig, og gjenvinning av disse batteriene skaper store problemer for alle som er involvert i prosessen. Den økologiske fotavtrykket er rett og slett for stort til å overse.
Littium har tydeligvis blitt kongen i energilagring takket være sin imponerende energitetthet. Vi ser dette overalt nå, fra lommestørrelse-telefoner som holder i dager på en enkelt ladning til de store elektriske bilene som ruller ut fra produksjonslinjene. Teknologien bak litiumion-batterier blir også stadig bedre. Ladingstider har sunket dramatisk, og disse batteriene klarer mange hundre flere sykler før de slites ut. Det betyr at elektronikken varer lenger og koster mindre på sikt. Hva som gjør litium så bra? Vel, det er ekstremt lett, noe som betyr mye når man designer ting som de bærbare solgeneratorer folk elsker å bruke på tur. Men det er en annen side ved historien. Miljøgrupper reiser røde flagg om hvor alt dette litiumet kommer fra. Noen nyere studier peker imidlertid mot renere måter å skaffe litium på, og skaper debatter om hvor grønn vår energilagring egentlig er. Bransjen vet at de må løse dette hvis de skal få forbrukerne til å fortsette å kjøpe deres produkter.
1970-tallet markerte noen ganske viktige utviklinger innen litiumbatteriteknologi, noe som i stor grad skyldes personer som John B. Goodenough og Rachid Yazami som begynte å eksperimentere med hvordan litium kunne brukes i elektroder. Det disse forskerne oppdaget på den tiden la faktisk grunnlaget for mange av våre nåværende batterikonstruksjoner. Stanley Whittingham kom med sin idé om litiumpåleggingsforbindelser, noe som virkelig fikk oppmerksomheten i elbil-samfunnet på den tiden. Selvfølgelig var batteriene som ble produsert på den tiden ikke like effektive som de vi har i dag, men de representerte likevel en virkelig vendepunkt. Moderne batterier står definitivt på skuldrene av gigantene fra denne perioden. Konseptene som ble utviklet for så lenge siden har endret seg en god del over tid, og dette kan vi tydelig se i dagens batterier hvor både energitetthet og levetid har forbedret seg dramatisk sammenlignet med forgjengerne.
1980-tallet markerte et vendepunkt for litiumbatteriteknologien da John B. Goodenough fant ut at koboltoksid fungerte utmerket som katodemateriale. Hans oppdagelse økte betraktelig hvor mye energi disse batteriene kunne lagre, noe som gjorde dem praktiske nok til å brukes i ting som telefoner og bærbare datamaskiner. Før dette visste de fleste mennesker ikke engang hva et litiumionebatteri var. Det Goodenough oppnådde, satte et helt nytt standard for batteriytelse, og gjorde det mulig for produsenter å lage mindre elektronikk uten å ofre strøm. Selv i dag er kombinasjonen av kobolt og litium sentral i utviklingen av bedre batterier. Dette ser vi i alt fra våre smartphones til de store bærbare kraftstasjonene som holder oss gående under utendørsaktiviteter eller strømbrudd.
Da Sony introduserte litiumion-batterier på markedet tilbake i 1991, endret det virkelig måten forbrukere tenkte på bærbar kraft. Disse batteriene ble opprinnelig designet for små elektroniske enheter, noe som førte til store endringer innenfor all slags personlig teknologi – tenk mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, rett og slett alt som trengte lengre batterilevetid uten å være store. Det som gjør denne utviklingen så interessant, er hvordan den forvandlet både våre hverdager og hele industrier samtidig. Overgangen bidro til å fylle gapet mellom vitenskapelige eksperimenter og faktiske produkter som folk kunne kjøpe i butikker. Ser vi på situasjonen i dag, ser vi massive markeder bygget rundt disse teknologiene, med selskaper som investerer milliarder i å lage bedre varianter. Og utover bare elektronikk la denne innovasjonen grunnlaget for nyere anvendelser, som effektiv lagring av solenergi, noe som fortsetter å få økende betydning når vi ser mot grønnere alternativer.
I sammendrag har reisen fra de første litiumkonseptene til kommersiell gjennombrudd åpnet en livlig vei for fremtiden av energilagringsteknologi. Ved å lære av disse nøkkelmilpierrene fortsetter vi å vitne om betydelige fremdrifter i opprettelsen av sikrere, mer effektive og mer bærekraftige batterier.
De nyeste utviklingene innen litiumbatteriteknologi inkluderer nå nanostrukturerte elektroder, og de endrer virkelig spillets regler når det gjelder batterikapasitet. Disse mikroskopiske strukturene skaper mye større overflateareal der kjemiske reaksjoner foregår, slik at batteriene kan lagre mye mer energi totalt. Det vi har sett som resultat, er nye generasjons batterier som har omtrent 30 % mer strøm enn før, og de lader også mye raskere – noe som betyr mye for folk som bruker bærbare strømstasjoner under uteturer eller i nødsituasjoner. En annen stor fordel er at nanoteknologi faktisk gjør at disse batteriene varer lenger. Produsenter hadde tidligere problemer med at batterier degraderte raskt etter gjentatte ladesykluser, men dette problemet synes å bli løst takket være disse mikroskopiske forbedringene i elektrodedesign.
Å håndtere varme har blitt avgjørende for å sikre at litiumbatterier fungerer sikkert og uten problemer. Nye utviklinger innen termoteknologi har hovedsakelig som mål å redusere faren ved overoppheting og branner som kan oppstå hvis temperaturen blir for høy. Moderne kjølingsteknikker fungerer godt både i elektriske biler og store energilagringssystemer, og hindrer det som kalles termisk løp, som i praksis betyr at batteriene begynner å varme seg opp ukontrollerbart. Når selskaper installerer slike varmehåndteringssystemer, stiger tilliten til batteriene hos de som bruker dem, noe som igjen fremmer deres anvendelse i ulike sektorer. Som et resultat ser vi at litiumbatterier får stadig større betydning, fra nettbasert energilagring til solenergi-reserveforsyning, og viser dermed hvorfor de er så viktige for teknologiens videre utvikling.
Lithiumbatterier har blitt virkelig viktige komponenter i dagens solenergilagringssystemer, og bidrar til bedre utnyttelse av fornybare energikilder. Systemer for lagring av solenergi fungerer i prinsippet ved å lagre solenergi slik at husholdninger fortsatt kan få strøm selv når sola ikke skinner like sterkt. Hva som gjør lithiumbatterier spesielle, er at de varer gjennom mange ladesykluser og opererer effektivt, noe som forklarer hvorfor de viser seg overalt fra solpaneler i hagen til store industriinstallasjoner. En titt på nyeste tendenser viser at stadig flere bytter til lagringsløsninger basert på litium. Bransjeprosjekter antyder at denne sektoren vil generere enorme inntekter som går inn i milliardklassen før midten av neste tiår. Alle disse tallene peker mot en ting som er ganske klar – litiumteknologi ser ut til å dominere vår fremtidige energilagring.
Lithiumbatterienes små størrelse endrer hva folk kan gjøre uten strøm fra strømnettet, spesielt når man drar på tur eller trenger reservekraft i nødsituasjoner. De bærbare strømstasjonene som finnes nå inkluderer smarte systemer som sørger for at batteriene holder seg i god funksjon lenge samtidig som de opprettholder god ytelse. Flere og flere ønsker lette alternativer som fungerer effektivt, så vi ser at bransjen for bærbare strømstasjoner vokser raskt. Markedsforskning viser at dette ikke bare er en kortvarig trend. Disse enhetene virker å være klare til å overta en stor del av markedet for strøm utenfor nettet. De har virkelig blitt en viktig del av utstyret, enten noen trenger strøm til helgeturer eller uventede situasjoner hjemme.
Batterier med fast elektrolytt kan kanskje forandre alt innen litiumplassen, fordi de har med seg noen ganske store fortrinn som bedre sikkerhet og mye høyere energitetthet. Den viktigste forskjellen fra vanlige batterier ligger i elektrolyttmaterialet. I stedet for å bruke brennbare væsker har disse nye batteriene faste elektrolytter som gjør at branner blir langt mindre sannsynlige – noe som alle som jobber med batterier har ønsket seg i årevis. De fleste eksperter tror vi kommer til å se disse i butikkene rundt 2030, kanskje tidligere hvis alt går bra. Store selskaper investerer allerede seriøst i utvikling av denne teknologien, og laboratorier over hele verden er i gang med å finne løsningen på hvordan man skal produsere dem i stor skala.
Fremtiden til litiumbatteriteknologien avhenger sterkt av bedre resirkleringsmetoder som fungerer innenfor en sirkulær økonomi. Når vi snakker om å redusere avfall samtidig som vi henter tilbake verdifulle metaller fra gamle batterier, betyr denne typen innovasjon mye for å opprettholde en grønn fremgangsmåte. Noen nye tilnærminger lar resirkleringsbedrifter nå hente ut omtrent 95 % av stoffer som litium og kobolt fra brukte celler. En slik gjenopprettingsgrad er ganske imponerende sammenlignet med det som var mulig bare for noen år siden. Med strengere regler fra regjeringene når det gjelder karbonavtrykk og elektronisk avfall, investerer mange produsenter penger i resirkleringssystemer av ny generasjon. Slike investeringer hjelper selskaper med å møte regulatoriske krav samtidig som de tar smartere valg i forhold til hvordan de håndterer råvarer på lang sikt.
