Batteri

“Vi behöver stanna vid en laddstation” sa Lily i förbifarten medan hon svängde av från Soleil Highway in på europaväg E15. De båda vännerna lämnade Paris på väg till Como, hemstad för batteriets uppfinnare Alessandro Volta.

 “Varför sa du inte det tidigare?” klagade Max, medan han betraktade den tomma vägen framför dem. ”Vi måste ha kört förbi åtminstone tre laddstationer medan vi var i staden”. Lily körde lugnt vidare. ”Vi hittar en på vår väg” försäkrade hon honom.

En halvtimme senare, just efter de passerat Fontainebleu, fann de en laddstation utmed vägen och Lily stannade. Båda gick ut och de satte in elkontakten i bilen. ”Femton minuter och sedan är den fullt laddad” meddelade Lily. ”Vad? Hemma har vi snabbladdning och det tar bara halva tiden” sa Max. ”Varför så bråttom?” frågade Lily. ”Låt oss ta en promenad; naturen är vacker här. Det finns en skog i närheten”.

Max tyckte det lät bra eftersom han också ville ladda sin laptop någonstans. Lily sa att elbilarnas laddstationer inte passade för att ladda något annat. Max hävdade att principen var densamma.

Batterier gör samma sak: de omvandlar sin lagrade kemiska energi till elektrisk energi.

Alla har två terminaler, en positiv och en negativ, som kallas elektroder och är gjorda av speciella material. Det är också ett material som separerar dem, elektrolyten. Elektrolyter har en speciell egenskap: de innehåller många laddningar som kan röra sig inom dem. Positiva laddningar går till den ena elektroden och negativa laddningar till den andra, eftersom en kemisk reaktion äger rum. Det betyder att vi har ett riktat flöde av elektriska laddningar inuti batteriet. Den elektriska strömmen som ger effekt till en apparat, till exempel en laptop, är fortsättningen av detta flöde utanför batteriet, genom en ledning.

Batteriet är tomt när alla laddningarna i elektrolyten har nått sin destination på elektroderna. Och det är när hela den kemiska energin är konsumerad. 

När batteriet laddas så tar det elektrisk effekt från elkontakten och omvandlar den tillbaka till kemisk energi. Laddningarna som går in i elektrolyten rör sig nu i motsatt riktning och den elektriska energin konsumeras för att bygga upp kemisk energi.

Beroende på egenskaperna hos materialen som batterierna är gjorda av så kan deras energiinnehåll ändras, eftersom vissa material kan lagra mer kemisk energi än andra. Grundämnet som har använts i stor utsträckning för att transportera och lagra elektriska laddningar inuti batterier kallas litium. Men litium är inte ett allmänt förekommande material. Avancerade material har lett till minskad laddningstid och har ersatt material som är sällsynta på vår planet, som litium, eller mycket giftiga material som kadmium, bly eller kvicksilver. Nya batterier har elektroder som är gjorda av kolbaserade nano-material sådana kom kol-nanorör och som inte läcker eftersom laddnings-ledande polymerer har ersatt alla flytande komponenter. 

“Det låter jättebra” menade Lily “men vad får dig att tro att du kan ladda din laptop här?”. 

“Samma process, samma material, varför inte?” envisades Max, medan han i smyg såg efter om det bara var fem minuter kvar för full laddning. 

“Eftersom den här laddaren skulle bränna upp din laptop, det är skälet. Den här laddaren är för stark. Spänningen är för hög!” 

“Vad betyder spänning?” frågade Max oskyldigt.

Lilly gjorde en paus och undrade om han skojade med henne och bestämde sig sedan för att svara. ”Det är ungefär hur starkt de elektriska laddningarna vill röra sig mellan två ställen. Mellan de båda elektroderna vi talade om. Om vi tänker oss att elektrisk ström är vatten som flyter i en flod så är spänningen höjdskillnaden mellan 2 punkter. Det får vattenflödet att gå i en bestämd riktning, som ett vattenfall gör. Höjdskillnaden som används förr att ladda din laptop är 220 volt. Höjdskillnaden som nu laddar vår bil är mer än 500 volt. Din laptop kommer att bli förstörd, det kan inte ta till sig så stor effekt”.

”Aha, så beror det på den här stora spänningen att vår bil redan är laddad?” frågade Max med ett leende.

Lily insåg plötsligt att han retades med henne hela tiden för att undvika en promenad i skogen. Hon började gå mot skogen medan Max ropade åt henne ”Vänta! Bilbatteriet är fulladdat. Kom tillbaka! Vi kan alltid gå på skogspromenad vid nästa laddstation… om 800 kilometer!”