NIO - batteribytte på 1-2-3

Det evige problemet med oppladbare batterier

Oppladbare batterier varer ikke evig. De blir litt dårligere for hver gang de lades opp og lades ut. Dagens oppladbare batterier har betydelig bedre levetid enn de vi hadde tidligere. Med tidligere batteriteknologi som nikkel-metallhydrid (NiMH) kunne batterier lades opp omtrent 1000 ganger, men kapasiteten ble redusert ganske betydelig over noen titalls ladesykluser.

En full opplading etterfulgt av en full uttømming regnes som en full ladesyklus. For batterier med gammel batteriteknologi, som nikkel-kadmium (NiCd) og nikkel-metallhydrid (Ni-MH), var det om å gjøre å tømme batteriene mest mulig før de ble ladet helt opp igjen. Om batteriene ble ladet bare delvis ut og så ladet delvis opp, ble kapasiteten redusert kraftig på ganske kort tid. Det skyldes det vi kaller "minneeffekten", batteriene så ut til å "huske" hvordan forrige syklus så ut.

Moderne batterier med litiumteknologi kan overleve opp mot 2000 ladesykluser, men i motsetning til gamle nikkelbatterier bør de aldri lades helt ut, og helst ikke fullades for ofte. De varer lengst om de bare lades ut til 15-20 %, lades med moderat hastighet, og bare lades opp til 80-90 %. Disse batteriene har liten eller ingen minneeffekt, og ved riktig bruk kan de vare veldig lenge. De fleste elbilbatterier varer lengre enn bilene de står i.

 

Elbilbatterier i sirkulær økonomi

Elbilbatterier har som sagt vist seg å ha lengre levetid enn bilene de står i. Dette kan føre til at man blir nødt til å skrote elbilbatterier som fortsatt kan brukes til å lagre energi. Flere steder forskes det nå på måter for å gjenbruke brukte elbilbatterier, for eksempel til å lagre elektrisk energi fra solceller.

Et av hindrene for å kunne gjøre dette i stor skala er at det nesten ikke finnes to elbilmodeller som har like batteripakker, verken når det gjelder fysisk form eller kapasitet. Det betyr at anlegg som bruker brukte elbilbatterier må skreddersys batteripakkene som brukes, og er mer eller mindre avhengig av tilgang på like batteripakker i framtiden, når batteriene etter hver når slutten av sin livssyklus.

Elbilbatterier med en standardisert form og kapasitet ville gjort etterbruk enklere. Alle batterier har en begrenset levetid, og et viktig mål for å nå sirkulær økonomi er å klare å gjenvinne alt av sjeldne metaller i brukte batterier til produksjon av nye batterier.

Ferdige opplegg om batterier

Mellomtrinn og ungdomsskole: Lag et batteri!
Her finner du et ferdig opplegg du kan bruke med elevene dine. Opplegget tar ca. 90 minutter, men kan tilpasses ved å kutte eller legge til elementer. Opplegget består av en presentasjon som også inneholder kommentarer til lysbildene i presentasjonen og utstyrsliste og beskrivelse til et par praktiske eksperimenter.

Hovedeksperimentet består i å lage et enkelt batteri i form av galvaniske celler som elevene kan seriekoble og parallellkoble for så å prøve å få til å bruke batteriet til noe. For å kunne måle spenning og strøm må elevene ha tilgang til multimetre. Ellers krever eksperimentet avisolert kobberledning, aluminiumsfolie, salt, vann, vannbeholdere (begerglass, vannglass, kopper, egentlig hva som helst) og en LED-pære.

Om du har lyst til å kjøre introduksjonsaktiviteten, trenger du AA-batterier, neodymiummagneter, skruer med forsenket hode som er helt flatt på toppen og litt ledning med avisolerte ender (15-20 cm per eksperiment, elevene kan fint jobbe 2 og 2 eller i grupper på opp til 4.)

Du finner dokumentene her:

• Presentasjon om batterier, spenning og gjenvinning >>
• Dokument med kommentarer til presentasjon og instruksjoner for eksperimenter >>

Videregående skole

Her finner du et ferdig opplegg der elevene kan lære seg å lage et kompakt, mobilt og ganske effektivt nødbatteri som gir liv til en liten, improvisert LED-lommelykt. Batteriet kan lages med utstyr som mange allerede har liggende hjemme. Hver elev eller gruppe trenger litt aluminiumsfolie, 25 cm ledning(f.eks. lampeledning), litt kjøkken- eller dopapir, en spiseskje aktivt kull, ca. en spiseskje elektrolyttløsning og en LED-pære.

Elektrolytten kan være saltløsning, syre eller base. Konsentrasjonen er ikke kritisk for at batteriet skal gi spenning og strøm, men bør nok ligge rundt 1 Mol/l om batteriet skal klare å drive en LED. 1 M KOH fungerer veldig bra, men kan for eksempel erstattes med avløpsrens eller kaustisk soda. Om du har kalilut tilgjengelig, blandes 1M ved å tilsette  56 g KOH til 1 liter vann. Denne løsningen er ekstremt basisk og etsende. En mol KOH løses fullstendig i en liter vann, hvilket gir en pH på 14, så forsiktighet og beskyttelsesutstyr som frakk, vernebriller og hansker er absolutt nødvendig. Dersom du er i tvil om elevenes evne til å behandle sterke baser, fortynn løsningen eller erstatt KOH med mindre skadelige løsninger.

• Last ned ferdig protokoll for forsøket her >>
• Youtube-video som viser forsøket i mer detalj her >>