Uten blybatteriet – den samlingen av bly og galvaniske celler som kalles et batteri, er ikke din fine bil rare greiene. Her er bakgrunnen.

Bildet øverst: I dette fabrikknye, helsvarte motorrommet er batteriet nesten usynlig, bortgjemt øverst til høyre. Slik var det ikke før ….  (Foto: BMW)

Av Stein Bekkevold

Det er snodig at det gode gamle blybatteriet fortsatt er hjertet i bilen. Teknisk sett finnes det seks andre typer som kan erstatte det, men de koster mer og gir mindre, stort sett. Så blybatteriet er fortsatt i bruk, og er det eldste oppladbare.

Det ble oppfunnet av franske G Planté i 1859 – og videreutviklet av C Faure. Det er fortsatt i drift – i oppjustert versjon, og er enkelt og pålitelig. Og består av enkle galvaniske celler.

Så vi kan jo starte med dette: Italienerne L Galvani og A Volta er ansvarlige. De oppdaget – for over to hundre siden år siden – at en strøm av elektroner kunne få noe til å skje; Galvani var anatom og så reflekser i lår fra døde frosker om han holdt den ene enden fast med noe metallisk og brukte kniv i den andre.

Grev Volta fant i 1799 den elektrokjemiske reaksjonen – han laget sin søyle, og den ble historiens første akkumulatorbatteri. Og så kom altså noen luringer – seksti år senere – på å bruke det giftige oldtidsstoffet bly for å holde styring på elektronene.

Slik virker det

Når blybatteriet er oppladet består pluss-elektroden av blydioksid (PbO₂) i fast form, mens den negative er av porøst bly, bly-svamp. Elektrolytten – den ledende væsken, er vann-fortynnet svovelsyre. Når strøm tas ut synker mengden blydioksid på plusspolen, fordi oksygen-ioner (elektrisk ladde atomer) svermer ut i elektrolytten og kobler seg til hydrogen-ioner, altså vannmolekyler (H₂O).

Ioner i svovelsyren flytter seg til begge poler og blir blysulfat. Elektrolytten er altså aktiv i lade/utlade-prosessen. Sånn sett lagres strømmen fra din vekselstrøm-generator på kjemisk måte som likestrøm – etter å ha passert en likeretter. Omfattende greier.

Dagens batterier er kompakte og lettstelte, med kasse av den tøffe plasten PP- ikke trenger du å dille med tilsetting av destillert vann heller; ta det på års-servicen! (Foto: Sønnak)

Tidlige biler

hadde ikke batterier, og de elektriske systemene var svært enkle. Ikke hadde de elektrisk horn, lysene gikk på gass, og motoren startet du med sveiv. Batterier kom rundt 1920, da vi fikk startmotorer og alt det andre.

De tidlige blybatteriene var følsomme og måtte stadig etterfylles, med destillert vann og noen ganger med tynnet svovelsyre. Det forseglede batteriet, som ikke krevde påfyll, kom først i 1971.

De første systemene var 6-volts med positiv jording, bilens chassis var koblet til positiv batteripol. I dag er negativ jording vanlig, minuspolen er koblet til bilen.

Hudson var først med standardbatteri – i 1918 – da de brukte et fra Battery Council Int. Og BCI satte standarden. Alle brukte 6 V system til midten av 1950-tallet. Overgangen til 12 V kom med høyere motorkompresjon, startermotorene krevde mer strøm. Små biler hadde lenge 6 V, som VW på 1960-tallet og Citroën 2CV enda litt lenger.

På 1990-tallet ville noen ha 42 V. Det skulle gi kraftigere elektrisk tilbehør og lettere ledninger. Men motorer med økt effektivitet, ny ledningsteknikk og digitale kontroller, sammen med hybride system med høyspent starter/generator reduserte behovet.

Fordel

En fordel med blybatteriet er at syreinnholdet – tettheten – direkte viser batteriets strøminnhold. Vekten synker fra 1,30 g/cm³ til 1,15 i et utladet batteri. Og cellespenningen synker fra 2,12 volt til under 2 V. Det er derfor lett å sjekke tilstanden.

I bilen lades det automatisk via laderelé og datastyring. Blybatteriet har en energitetthet på 60–90 Wh/liter (25–45 Wh/kg). Levetiden avtar med stigende temperatur. Den er 10–15 år når batteriet lagres og får hyppig stell. I bruk blir levetiden bestemt av antall, sykluser. Det skal klare 500–1500.

Andre typer

Nikkel-kadmiumbatteriet (NiCd) ble patentert av E W Jungner i 1899, det har nikkelhydroksid som plusselektrode og kadmium som negativ. Elektrolytten er kaliumhydroksid som ikke blir oppbrukt under prosessen, den er bare ion-transportør.

Tettheten endres lite under bruk. Det gjelder også spenningen på 1,2 V, og den indre motstanden. Tilstanden er ikke like lett å måle. Sett mot blybatteriet er NiCd mindre og lettere, holder konstant spenning ved utladning, og beholder kapasitet i kulde. De brukes ofte i elektronikk, verktøy og utstyr som brukes i kulde, som jernbane-materiell, trikker og fyrlykter.

Nikkel-jern-batteriet (NiFe), er et annen robust batteri. Det likner NiCd men negativ elektrode er jernpulver, jernoksid og kvikksølv. NiFe ble ofte erstattet av NiCd som nå erstattes av nikkel-metallhydrid- (NiMh) og litium (Li-Ion) batterier.

NiMh kom for å unngå tungmetaller som bly, kvikksølv og kadmium. De likner NiCd, men minuselektroden er en porøs, hydrogen–sugende legering av metallhydrider. Cellespenningen er 1,2 V. Og så har vi litiumbatteriene da, som vi har skrevet mye om tidligere. Senere kommer en faststoff-variant av disse.

Batterikassen

Når du skal oppbevare en syre i noe, må beholderen være syrefast. Det finnes seks materialer, alt fra dyr teflon/PTFE og supermetallet Hastelloy til polyvinyliden og polypropylen PP. Og det er PP som lenge har vært brukt – den erstattet fenolplast, bakelitt. PP er billig å lage, grei å støpe og motstår syre som bare det. Et funn, altså! Og PP er termoplast og grei å smelte om/resirkulere.

Voltas søyle

Tegningen viser verdens første elektriske batteri, en voltasøyle med seks celler: Hver celle har en kobberskive (2) og en sinkskive (6), med en plate (5) fuktet med en løsning mellom dem.

Andre metaller går også, som sølv og tinn – med Voltas skiver får hver celle en ladning på 1,1 volt. Ved å stable dem slik at kobbersiden i den ene ligger mot sinksiden i den neste – får vi seriekobling, ved den negative og positive polen (3 og 4) kan vi ta ut summen av spenningene. Greven var smart! (Tegning: Wikipedia.)

Bilde 1: I dette fabrikknye, helsvarte motorrom er batteriet nesten usynlig, bortgjemt øverst til høyre. Slik var det ikke før ….  (Foto: BMW)

Bilde 2: Dagens batterier er kompakte og lettstelte, med kasse av den tøffe plasten PP- ikke trenger du å dille med tilsetting av destillert vann heller; ta det på års-servicen! (Foto: Sønnak)