Lithium-Ion tar over etter blyalderen (del 1)

De fleste campingkjøretøyer har vanligvis et tradisjonelt blybatteri. Det har ikke skjedd stort med bly/syre-batteriet siden det ble oppfunnet (1859), men endelig kom revolusjonen.

Livet underveis på sjø og land fått en ny giv. Den nye batterikjemien gir oss dobbelt så mye strøm med halve vekten – spesielt fordi vi nå kan bruke det meste av batterikapasiteten. Det kan trenges, for bruk i norske vintertemperaturer.

Lithium-ion – Li-ion eller bare LIB, er en fellesbetegnelse for en rekke forskjellige kjemiske løsninger for lagring av strøm med grunnstoffet litium som komponent.

Fordelene ved å bruke lithium som anode i oppladbare celler er store. Cellespenningen er dessuten slik at fire av dem gir oss det kjente og kjære ”12 volt-batteriet.” Det veier bare rundt halvparten per amperetime (Ah), det er raskt å lade opp og det kan levere tilsvarende høy effekt.

Grunnstoffet lithium forekommer i store mengder, særlig i Sør-Amerika. Det er et veldig lett metall som mer enn gjerne reagerer med andre grunnstoffer. På grunn av et sterkt negativt standardpotensial, er lithium svært godt egnet som anodemateriale i batterier. Som katodemateriale (”motpolen”) brukes diverse andre grunnstoffer som kobber, kobolt, mangan og jern, for å nevne noen.

Kobolt er fæle greier
Det finnes mange forskjellige lithium-ion-batterier, og det kommer flere. Kobolt er den viktigste komponenten i de fleste av dem. Batterier med LiCoO2 – litium-kobolt-oksid – finner vi over alt i forbrukerelektronikk som bærbare PC-er, mobiltelefoner, elektroverktøy, sykkelbatterier og så videre. Kjemien er svært lite miljøvennig og må behandles som spesialavfall. Kobolt har dessuten et skikkelig stygt menneskelig avtrykk: Vi har alle sett afrikanske barnearbeidere som utvinner kobolt for vår velstands skyld.

For el-biler
LiNiMnCoO2 – NMC – lithium-nikkel-mangan-kobolt-oksid er foreløpig den ”toneangivende” kjemien. Den brukes i de fleste el-biler, blant andre Nissan Leaf, Opel Ampera og BMW i3.
Tesla bruker derimot NCA-batterier (LiNiCoAlO2). De er faktisk enda bedre, både når det gjelder energitetthet og hurtiglading/effektuttak, men de er dyrere. Flere typer kommer uten tvil etter hvert som kravet til rekkevidde øker.

Ikke ufarlige
Det er knapphet på både kobolt og nikkel i verden. Den største utfordringen er imidlertid sikkerheten. Kjemien kan ”løpe løpsk” (termal runaway), og begynner for eksempel batteriet i en Tesla å brenne, må det brenne ut – den kjemiske reaksjonen kan ikke stanses; brannen kan ikke slukkes. Kjemien er dessuten giftig – noe el-bilforkjemperne neglisjerer. Slike batterier må ikke overlades. Om ladereguleringen svikter, kan det ende med katastrofe.

Jern, svovel og fosfor er tryggere
Batterier med lithium-jernfosfat (LiFePo4) har et overtak på de andre Li-ion-batteriene når det gjelder sikkerhet. Kjemien er ikke giftig, og alle komponenter finnes i store mengder. Vi kan ikke akkurat snakke om miljøvennlige batterier, men de er vesentlig mindre miljøfiendtlige enn litium-kobolt-batteriene.

Lithium-jernfosfat – for enkelhets skyld kalt LPF – står marginalt tilbake for LMC og spesielt LNA. Effektfaktoren (høyt uttak av strøm – for eksempel for akselerasjon) er noe lavere, mens kapasitet, lademottakelighet og energiuttak (antall wattimer) er omtrent like. Forskjellen er imidlertid ikke stor nok til at man behøver gå på akkord med sikkerheten i bobiler og campingvogner.

Den nye tid
Bly og syre i forbruksbatterier avløser altså lithium-kobolt i biler og forbrukerelektronikk og av lithium-jernfosfat. Vi vinner – både på økonomi og miljø. Det beste er kanskje at lithiumbatterier har vesentlig bedre levetid. Det er ekte miljøvennlig!

Det typiske forbruksbatteriet til campingbruk er på rundt 100 Ah (amperetimer). Felles for alle lithium-ion-batterier er at de ikke tåler overlading. Det er brannfarlig. Vi må derfor stole på overvåking og regulering.

Battery Management System (BMS)
Batteriet du velger må ha en BMS-funksjon (Battery Management System) Det er en intern elektronisk overvåking av sikkerheten, både for lading og forbruk. Da skal du være trygg.

Har du et eldre lithiumbatteri, og det er av den gamle sorten uten BMS, må du være mer oppmerksom. Moderne ”intelligente” batteriladere er trygge, men kobler du til en billig, uregulert ”garasjelader” er du garantert brann i et LIB-batteri uten BMS. Ladingen MÅ avbrytes ved 14,4 volt.

Kuldegrader kan være skummelt
Motoren liker godt at du varmkjører den sånn hver annen måned om vinteren. Står bobilen eller campingvogna ladetilkoblet hele tiden, er det neppe fare på ferde. Da vil laderen holde batteriet oppe med en vedlikeholdsspenning på 13,2 – 13,6 volt.

Nyere LiFePo4-batterier er dessuten forsynt med en folie som forvandler ”farlig” strøm til varme når det er kaldt, og da kan du være trygg for alvor. De er som regel merket med HEAT. Moderne dynamostyring skal forhindre overlading, men har du eldre bobil, bør du få sjekket ladingen og eventuelt sette inn en moderne laderegulator. Lithium-batterier uten BMS og HEAT tåler ikke lading med stor strøm når det er kaldt.

Utskifting
Begynner det å bli smått med strømmen ombord? Virker batteriet litt giddalaust, liksom? I gamle dager prøvde man å sette til enda et forbruksbatteri.

Det er jo en dårlig løsning, uansett. Nytt må til, dessverre. Er det bare å løfte ut det gamle blybatteriet og bruke plassen til et moderne batteri? Ja, så absolutt. Det ruller tusenvis av bobiler og campingvogner rundt med moderne LiFePo4-batterier her til lands – uten problemer, ifølge de to store leverandørene Skanbatt og Makspower.

Vi er selv inne i vår femte sesong med det samme LiFePo4-batteriet. Det har BMS, men ikke HEAT. Det står med vedlikeholdslading fra bilens standardlader (Adria – tidligere Rapido) vinteren igjennom, og det klarer seg superfint. Det er like sprekt, og det kommer til å være det i mange år framover. Da er dette blitt en lønnsom investering, ikke bare i velvære, men også rent økonomisk. Og så har vi spart rundt 20 kilo vekt, da.

Del 2 av denne artikkelen kommer 13. februar.

Tekst og foto: Jon Winge, BoCM

Artikkelen er tidligere trykket i Bobil- og Caravanmagasinet