Batterier

Vad är ett batteri?

Ett batteri består av en eller flera elektrokemiska celler. Cellen lagrar energi i kemisk form och kan omvandla den till elektrisk energi när en apparat ansluts. Ett batteri kan alltså vara en enda cell, men i många produkter består det av flera celler som kopplats ihop för att ge högre spänning eller större kapacitet.

En cell innehåller bland annat en anod, en katod och en elektrolyt. Elektrolyten gör det möjligt för joner att röra sig inne i cellen, medan elektronerna rör sig genom den yttre elektriska kretsen när batteriet används. En separator håller elektroderna åtskilda och minskar risken för kortslutning.

• Cell: den grundläggande elektrokemiska enheten.
• Batteri: en eller flera sammankopplade celler.
• Batteripaket: celler tillsammans med hölje, anslutningar och ibland styr- och skyddselektronik.
• Elektrolyt: det medium som transporterar joner inne i cellen.
• Separator: ett isolerande skikt som skiljer elektroderna åt.

Hur fungerar ett batteri?

Urladdning

När en apparat ansluts uppstår en kemisk reaktion mellan batteriets aktiva material. Reaktionen skapar en potentialskillnad, alltså den spänning som får elektroner att röra sig genom den yttre kretsen. Apparaten använder då den elektriska energin. Samtidigt rör sig joner genom elektrolyten inne i batteriet för att balansera reaktionen.

Exakt vilken elektrod som kallas anod eller katod beror på om batteriet laddas eller urladdas. Därför är det bättre att beskriva elektrodernas funktion i den aktuella processen än att förenkla polariteten för mycket. När de kemiska reaktionerna inte längre kan leverera tillräckligt med energi sjunker batteriets spänning och det upplevs som urladdat.

Laddning

I ett uppladdningsbart batteri används en extern strömkälla för att driva reaktionen i motsatt riktning. Jonerna återförs då till en mer energirik position och batteriet kan användas igen. Processen kan dock inte upprepas obegränsat. Materialen förändras gradvis, vilket gör att kapaciteten normalt minskar över tid.

Viktiga batteribegrepp

• Volt (V): mäter elektrisk spänning.
• Ampere (A): mäter elektrisk ström.
• Amperetimmar (Ah): beskriver batteriets nominella laddningsmängd.
• Watt (W): beskriver elektrisk effekt.
• Wattimmar (Wh): beskriver mängden lagrad eller använd energi.
• Energitäthet: hur mycket energi batteriet lagrar i förhållande till sin vikt eller volym.
• Laddningscykel: en sammanlagd förbrukning motsvarande batteriets fulla kapacitet. Det behöver inte innebära en enda urladdning från 100 till 0 procent.

Primärbatterier och uppladdningsbara batterier

Primärbatterier

Primärbatterier är normalt avsedda för engångsanvändning. När de har laddats ur ska de inte laddas igen, om de inte uttryckligen är konstruerade för det. Försök att ladda ett vanligt engångsbatteri kan orsaka läckage, överhettning eller andra skador.

Alkaliska batterier är ett vanligt exempel. De används ofta i fjärrkontroller, enklare leksaker, mindre lampor och andra apparater med låg eller måttlig energiförbrukning. Ett konkret exempel på ett AAA-batteri av denna typ är Camelion AAA-batterier.

Sekundärbatterier

Sekundärbatterier kan laddas upp flera gånger. De behöver en kompatibel laddare och rätt laddningsprofil. Hur många gånger de kan laddas beror på batterikemi, konstruktion, temperatur, belastning och hur batteriet används.

Litiumjon, nickel-metallhydrid och blysyra är exempel på uppladdningsbara batterityper. Uppladdningsbart är inte automatiskt det bästa alternativet i alla situationer. Om en apparat används mycket sällan kan ett primärbatteri vara praktiskt, medan en produkt som används regelbundet ofta passar bättre med ett uppladdningsbart batteri.

Vanliga typer av batterier

Litiumjonbatterier

Litiumjonbatterier används i bland annat mobiltelefoner, bärbara datorer, kameror, elverktyg, elfordon och energilagringssystem. De har ofta hög energitäthet, vilket innebär att de kan lagra mycket energi i förhållande till sin vikt. Det gör dem användbara i produkter där låg vikt och lång drifttid är viktigt.

Litiumjon är inte en enda batterikemi utan ett samlingsnamn för flera varianter. De kan ha olika balans mellan energitäthet, effekt, livslängd, kostnad och säkerhet. Många litiumjonbatterier har ett batterihanteringssystem som övervakar bland annat spänning, temperatur och laddning.

Felaktig laddning, fysisk skada eller hög temperatur kan skada ett litiumjonbatteri. En möjlig risk är termisk rusning, en självförstärkande överhettningsprocess som i allvarliga fall kan leda till brand. Därför ska skadade, svullna eller ovanligt varma litiumjonbatterier inte användas eller laddas.

Blysyra-batterier

Blysyra-batterier är en etablerad teknik som bland annat används som startbatterier i fordon, i reservkraft och i vissa energilagringssystem. De kan leverera hög ström och är ofta relativt kostnadseffektiva i förhållande till sin funktion.

En tydlig begränsning är den höga vikten. Batterierna innehåller dessutom bly och elektrolyt som kräver ansvarsfull hantering. Olika konstruktioner, exempelvis startbatterier och djupcykelbatterier, är anpassade för olika typer av belastning och bör inte behandlas som utbytbara.

Nickel-metallhydrid, NiMH

NiMH-batterier är uppladdningsbara och förekommer bland annat i vissa konsumentprodukter och hybridfordon. De är en etablerad teknik och kan vara ett praktiskt alternativ i apparater som använder standardstorlekar.

Jämfört med många litiumjonbatterier har NiMH normalt lägre energitäthet och högre vikt. Självurladdningen, alltså hur snabbt batteriet tappar laddning när det inte används, varierar mellan olika modeller. Därför är det viktigt att följa laddarens och batteriets instruktioner.

Nickel-kadmium, NiCd

Nickel-kadmiumbatterier har historiskt använts i bland annat verktyg och annan utrustning där tålighet varit viktig. Tekniken kan fungera bra i vissa krävande miljöer, men kadmium är ett miljö- och hälsoskadligt ämne. Användningen är därför begränsad och reglerad inom många områden. NiCd ska inte betraktas som ett normalt förstahandsval för nya konsumentprodukter.

Alkaliska batterier

Alkaliska batterier är vanliga primärbatterier som finns i flera storlekar, exempelvis AA, AAA, C och D. De är lätta att få tag på och passar många apparater med låg eller måttlig energiförbrukning. De kan däremot inte laddas om och bör bytas ut när de är förbrukade.

Jämförelse mellan batterityper

Det finns ingen batterityp som är bäst för alla användningsområden. Rätt val beror bland annat på apparatens krav, hur ofta den används, önskad drifttid, vikt, temperatur, laddningsmöjlighet och kostnad över hela användningstiden.

Vad påverkar batteriets livslängd?

Temperatur

Kyla kan tillfälligt minska den tillgängliga kapaciteten, medan hög värme kan påskynda batteriets åldrande. Mycket höga temperaturer kan dessutom öka säkerhetsrisken, särskilt för vissa litiumjonbatterier. Använd och förvara alltid batteriet enligt tillverkarens anvisningar.

Laddning och belastning

Rätt laddare och laddningsprofil är viktiga för uppladdningsbara batterier. Livslängden påverkas också av hur hög ström apparaten kräver, hur ofta batteriet laddas ur och hur länge det ligger oanvänt. Kapaciteten minskar normalt gradvis efter många laddningscykler.

Förvaring

Förvara batterier torrt och enligt produktens instruktioner. Lösa batterier bör skyddas från kontakt med metallföremål, eftersom en kortslutning kan orsaka upphettning. Använd inte batterier som är svullna, läcker eller har andra tydliga skador.

Batterisäkerhet i vardagen

• Använd rätt storlek och batterityp för apparaten.
• Blanda inte gamla och nya batterier om produktens instruktioner avråder från det.
• Blanda inte olika kemier eller fabrikat i samma batterifack utan stöd i instruktionerna.
• Försök inte öppna, punktera, krossa eller modifiera ett batteri.
• Ladda endast batterier som är avsedda för uppladdning.
• Använd en kompatibel laddare och lämna inte laddningen på ett sätt som strider mot tillverkarens anvisningar.
• Förvara knappceller oåtkomliga för små barn.
• Använd eller ladda aldrig ett svullet, läckande eller skadat batteri.

Batterier förekommer också i mindre fest- och dekorationsprodukter. En LED-ljusslinga för festdekor kan till exempel behöva batterier för att fungera utan vägguttag. Kontrollera alltid produktens specifikationer, stäng av produkten när den inte används och ta ut batterierna före längre förvaring om tillverkaren rekommenderar det.

Andra exempel är en batteridriven ljusslinga för ballonger och en LED-ljusslinga med dekorativa bollar. Vilken batteristorlek som krävs varierar mellan produkter, så använd aldrig en annan typ än den som anges i produktinformationen.

Batterier, miljö och återvinning

Batterier ska inte slängas bland vanliga hushållssopor. De innehåller material som kan återvinnas och kan dessutom innehålla ämnen som kräver särskild hantering. Felaktigt sorterade litiumbatterier kan även orsaka brand i avfallshanteringen om de skadas eller kortsluts.

Lämna förbrukade batterier på en avsedd insamlingsplats eller återvinningsstation och följ kommunens eller återvinningsaktörens aktuella instruktioner. Större batterier och batteripaket kan ha särskilda insamlingsregler. Vissa aktörer rekommenderar att polerna på lösa batterier skyddas med tejp före transport. Skadade eller svullna batterier ska hanteras enligt särskilda anvisningar och inte lämnas bland vanliga batterier utan kontroll.

Batteriets totala miljöpåverkan påverkas av råmaterial, tillverkning, användningstid, energikälla vid laddning och möjligheten att återbruka eller återvinna material. Därför går det inte att säga att en viss batterityp alltid är mest miljövänlig. Ett batteri som håller länge och används effektivt kan i vissa sammanhang vara ett bättre val än ett batteri som behöver bytas ofta.

Batteriernas utveckling

Elektrokemiska celler har utvecklats under flera hundra år, från tidiga experiment med galvaniska celler till dagens avancerade batteripaket. Litiumjonbatteriernas kommersiella genombrott under 1990-talet bidrog starkt till utvecklingen av bärbar elektronik, elverktyg och senare elfordon.

Forskning pågår bland annat kring solid-state-batterier, där en fast elektrolyt används i stället för en flytande eller gelbaserad elektrolyt i vissa konstruktioner. Tekniken kan ge fördelar inom säkerhet, energitäthet eller livslängd, men tillverkning, kostnad och kommersiell skala är fortfarande viktiga utvecklingsfrågor.

Natriumjonbatterier är ett annat alternativ som undersöks och används i vissa tillämpningar. Natrium kan ha fördelar när det gäller materialtillgång och kostnad, men olika batterikemier har olika egenskaper. Ingen ny teknik bör därför ses som en universell ersättare för alla befintliga batterier.

Vanliga frågor om batterier

Vad är skillnaden mellan ett batteri och en cell?

En cell är den grundläggande elektrokemiska enheten. Ett batteri kan bestå av en enda cell eller flera celler som kopplats samman.

Vilket batteri har längst livslängd?

Det beror på vad man menar med livslängd: lagringstid, drifttid per laddning, antal laddningscykler eller total fysisk livslängd. Temperatur, belastning och användning påverkar också resultatet.

Är litiumjonbatterier uppladdningsbara?

Ja, litiumjonbatterier är normalt uppladdningsbara. De ska laddas med kompatibel utrustning och får inte användas om de är skadade eller svullna.

Kan man ladda alla batterier?

Nej. Endast batterier som är avsedda för uppladdning får laddas, och rätt laddare ska användas.

Varför blir batterier sämre med tiden?

Kemiska reaktioner, temperatur, lagring, belastning och antal laddningscykler gör att batteriets kapacitet gradvis kan minska.

Vilka batterier används i små festprodukter?

Det varierar mellan produkter. En LED-produkt kan exempelvis använda AA-, AAA- eller knappcellsbatterier. Kontrollera alltid produktens specifikationer i stället för att prova en annan batterityp.

Vad gör man med ett läckande eller svullet batteri?

Använd eller ladda det inte. Undvik att trycka på eller öppna batteriet och följ lokala instruktioner för säker hantering och återvinning.

Sammanfattning

Batterier omvandlar kemisk energi till elektrisk energi, men olika kemier passar olika användningsområden. Litiumjon, blysyra, NiMH, NiCd och alkaliska batterier skiljer sig åt när det gäller energitäthet, vikt, kostnad, livslängd och säkerhet. Rätt laddare, lämplig temperatur och varsam förvaring kan förlänga batteriets användningstid. När batteriet är förbrukat ska det lämnas till rätt insamling och aldrig blandas med vanliga hushållssopor.

För festplanering kan batteridrivna ljus och andra dekorationer vara ett praktiskt sätt att skapa stämning utan att vara beroende av ett vägguttag. Följ alltid produktens anvisningar för batterityp, användning och förvaring.

Små batteridrivna detaljer används även i produkter som en LED-skumstav och en blinkande studsboll. När du planerar en fest är det därför klokt att kontrollera batterikraven i god tid, så att dekorationer och tillbehör fungerar när festen börjar.