Batteriet, der gjorde verden trådløs

Telefonen i lommen er et lille kemisk kraftværk. Når skærmen tænder, bliver lagret kemisk energi omdannet til elektrisk energi. Det lyder enkelt, men et batteri, der både er let, genopladeligt og kan rumme meget energi, krævede årtiers arbejde. Lithium-ion-batteriet er et godt eksempel på, hvordan en opfindelse vokser frem gennem en række forskellige gennembrud.

To veje gennem samme batteri

Et batteri har to elektroder og et materiale imellem dem, som kaldes en elektrolyt. I et lithium-ion-batteri kan positivt ladede lithiumioner bevæge sig mellem elektroderne. Elektronerne følger en anden rute gennem det ydre kredsløb, hvor de kan drive telefonens elektronik eller en motor. Når batteriet oplades, bruges elektrisk energi til at bringe systemet tilbage mod en mere energirig tilstand.

Det afgørende er altså ikke bare, at lithium er let. Materialerne skal også kunne optage og afgive ionerne igen og igen. Tænk på elektroderne som to boligblokke med pladser til ionerne. Analogien er ikke en fuld kemisk beskrivelse, men den viser, hvorfor der både skal være ledige pladser og brugbare forbindelser mellem dem.

En opfindelse med flere kapitler

Stanley Whittingham udviklede i 1970'erne et tidligt lithiumbatteri med en elektrode af titaniumdisulfid. John Goodenough viste senere, at et metaloxid kunne give en højere spænding. Akira Yoshino byggede videre på arbejdet og udviklede et praktisk batteri, hvor metallisk lithium var erstattet af et kulstofbaseret materiale. De tre modtog Nobelprisen i kemi i 2019 for udviklingen af lithium-ion-batterier.

Det historiske forløb er vigtigt, fordi ordet opfindelse let får os til at forestille os én person og ét øjeblik. Her var fremskridtet en kombination af materialeforskning, kemisk forståelse og arbejde med at gøre en lovende idé anvendelig. Et fungerende laboratorieforsøg og et produkt, der kan produceres stabilt, er forskellige milepæle.

Det bedste batteri afhænger af opgaven

I en telefon er vægt og størrelse afgørende. I et stationært lager til elnettet kan lang levetid og pris fylde mere. Derfor findes der heller ikke ét enkelt tal, som fortæller, hvor godt et batteri er. Energiindhold, effekt, levetid, materialer og temperaturforhold må vurderes sammen.

Lithium-ion er desuden en familie af batterier med forskellige materialer. Et resultat for én kemisk sammensætning kan ikke uden videre overføres til alle andre. Når en overskrift lover et revolutionerende batteri, er det derfor værd at spørge: Hvilken størrelse blev testet, hvor mange opladninger klarede det, og under hvilke betingelser? Det er ofte i de detaljer, at afstanden mellem en spændende idé og en hverdagsteknologi bliver synlig.