Batterier

“Vi er nødt til at stoppe ved en opladningsstation,” sagde Lily henkastet, da de forlod Soleil-motorvejen og kørte på den europæiske rute E15. De to venner forlod Paris og kørte mod Como, Alessandro Voltas hjemby, batteriets opfinder.

“Hvorfor sagde du ikke det noget før?” beklagede Max sig, mens han kiggede på den tomme vej foran dem. “Vi har passeret mindst tre opladningsstationer, mens vi kørte i byen.” Lily kørte roligt videre. “Vi finder en på vejen,” forsikrede hun ham.

En halv time senere, lige efter Fontainebleau, fandt de en bilopladningsstation, og Lily standsede. De steg begge ud og satte bilens stik i kontakten. “Femten minutter til den er fuldt opladet,” meddelte Lily. “Hvad? Derhjemme har vi en hurtigfunktion, og den klarer det på den halve tid,” sagde Max. “Hvad skal vi nå?” spurgte Lily. “Lad os gå en tur; naturen er så smuk her. Der ligger en skov i nærheden.”

Max afslog forslaget, da han også gerne ville have opladet sin bærbare et sted. Lily sagde, at den elektriske bilopladningsstation ikke passede til opladning af andre apparater. Max hævdede, at det grundlæggende princip var det samme.

Batterier gør alle det samme: de konverterer den lagrede kemiske energi til elektrisk energi.

De har alle to terminaler, en positiv og en negativ, kaldet elektroder, der er lavet af specielle materialer. Der er også et materiale, der adskiller dem, elektrolytten. Elektrolytter har en speciel evne: de indeholder mange ladninger, der kan bevæge sig inde i dem. De positive ladninger går til en elektrode og de negative til den anden på grund af en kemisk reaktion, der finder sted. Det betyder, at inden i et batteri har vi en målrettet strømning af elektriske ladninger. Den elektriske strøm, der giver kraft til en anordning som en bærbar computer, er fortsættelsen af denne strømning udenfor batteriet gennem en ledning.

Batteriet er tømt, når alle elektrolyttens strømninger har nået deres destination på elektroderne. Det er, når al den tilgængelige kemiske energi er forbrugt.

Under opladning tager et batteri elektrisk strøm fra kontakten for at konvertere det tilbage til kemisk energi. De ladninger, der går ind i elektrolytten, bevæger sig nu i modsat retning, og elektrisk energi forbruges for at opbygge kemisk energi.

Afhængig af materialets egenskaber, som batteriet er lavet af, ændres deres energikapacitet, fordi nogle materialer kan lagre mere kemisk energi end andre. Det element, der har været bredt anvendt til at bære og lagre de elektriske ladninger inde i batterierne, er litium. Litium er dog ikke et almindeligt materiale. Avancerede materialer har nedsat opladningstiden og har erstattet materialer, der var sjældne på vores planet, som litium, eller meget giftige, som cadmium, bly eller kviksølv. Nye batterier har elektroder, der er lavet af carbon-baserede nanomaterialer, som carbon nanorør, og er lækagesikre, fordi opladningsudførende polymerer erstattede alle deres flydende dele.

 “Det er altsammen fantastisk,” begyndte Lily, “men hvordan bringer det dig til den konklusion, at du kan oplade din bærbare her?”

“Samme proces, samme materialer, hvorfor ikke?” insisterede Max, der i smug kontrollerede, at der kun var fem minutter tilbage før fuld opladning.

“Fordi opladeren ville brænde din bærbare af, derfor! Denne kilde er for stærk. Spændingen er enorm!”

“Hvad er spændingen?” spurgte Max uskyldigt.

Lily tøvede og overvejede, om han tog gas på hende, og besluttede sig så for at svare. “Det er grundlæggende tendensen for elektriske ladninger at bevæge sig mellem to punkter. Mellem de to elektroder vi talte om. Hvis vi forestiller os den elektriske strøm som vand, der løber i en flod, så er spændingen højdeforskellen mellem 2 punkter. Det får vandet til at flyde i en bestemt retning, ligesom et vandfald gør. Højdeforskellen, der bruges til at oplade din bærbare, er 220 volt. Højdeforskellen, der nu oplader vores bil, er mere end 500 volt. Din bærbare ville blive ødelagt; den kan ikke holde så meget kraft.”

“Åh, så det er på grund af den høje spænding, at vores bil allerede er opladet?” spurgte Max og grinede smørret.

Lily indså, at han drillede hende og hele tiden prøvede på at undgå gåturen i skoven. Hun begyndte at gå mod skoven, mens Max råbte efter hende. “Vent! Bilens batteri er fuldt opladet! Kom tilbage! Vi kan altid gå en tur ved den næste opladningsstation… efter 800 kilometer!”