Vrsto let so bile vse mobilne naprave odvisne od nikelj-kadmijevih baterij. V začetku devetdesetih let prejšnjega stoletja pa sta se začeli vzpenjati novi baterijski tehnologiji, nikelj-metal hidridna (NiMH) in litij-ionska (Li-ion). Prevladala je slednja, ki je danes, vključno s svojimi izpeljankami, del vsake mobilne naprave. Pionirsko delo na litijevi tehnologiji je že leta 1912 začel G. N. Lewis, vendar so se prve komercialno dostopne baterije, ki pa jih ni bilo mogoče polniti, pojavile šele okoli leta 1970. Izbor litija je bil očiten. Gre za najlažjo kovino z velikim elektrokemičnim potencialom, ki hkrati zagotavlja največjo gostoto energije glede na težo. To so znanstveniki vedeli ves čas, vendar so bile praktične varnostne težave razlog za dolg razvoj od prototipov do komercialno dosegljivih polnilnih baterij. Zaradi inherentne nestabilnosti litija, zlasti med polnjenjem baterije, so namesto kovinske izdelali nekovinsko litijevo baterijo z litijevimi ioni. Čeprav ta hrani manj energije (nižja energetska gostota) v primerjavi s čisto litijevo baterijo, je varna. Prvo takšno baterijo je predstavilo podjetje Sony leta 1991, hitro pa so mu sledili tudi drugi.

Elektrolit v tekočem stanju (Li-ion)

Energijska gostota litij-ionske baterije je dvakrat višja od gostote standardne nikelj-kadmijeve baterije, hkrati pa je še veliko potenciala v njenem dvigu. Značilnosti obremenitve (praznjenje baterije) so podobne, napetost ene celice pa je 3,6 volta. Zato imajo lahko mobilne naprave v bateriji le eno samo celico, pri omenjeni starejši tehnologiji so morale imeti tri, vezane zaporedno (napetost ene celice 1,2 volta). Njena dodatna prednost je, da ne zahteva veliko vzdrževanja. Nima spominskega učinka, zato ni potrebe po natančnih ciklih polnjenja–praznjenja, kar je pri starih baterijah pomenilo, da so se te morale v celoti izprazniti, preden smo jih ponovno napolnili, vsaj za pol nižja pa je tudi izguba energije, ko baterija ni obremenjena.

Kljub očitnim prednostim imajo litij-ionske baterije tudi slabosti. Najbolj očitni sta krhkost same baterije in potreba po elektroniki, ki zagotavlja varno uporabo baterij. Elektronika preprečuje previsoke »napetostne« sunke na vsaki celici med polnjenjem, med praznjenjem pa preprečuje, da bi napetost na celici padla pod določeno raven. Litij-ionske baterije so namreč občutljive na temperaturo, ta jih tudi postopoma uničuje, zato elektronika preprečuje tudi temperaturne ekstreme. Električni tok med polnjenjem in praznjenjem je pri večini baterij omejen med 1 C in 2 C. Kar bi v praksi pomenilo, da je tok pri bateriji z nazivno kapaciteto 1000 mAh omejen med 1 in 2 ampera.

Staranje je naslednji problem pri litij-ionskih baterijah, vendar je to podatek, ki ga proizvajalci zelo neradi izdajo. Samsung nam je zagotovil, da baterije v njihovih prenosnikih, ki so po novem na voljo tudi v Sloveniji, zagotavljajo triletno življenjsko dobo. Niso pa nam povedali, koliko začetne kapacitete pri tem izgubijo oziroma koliko manj časa bo deloval prenosnik čez toliko časa. Zmanjšanje kapacitete je namreč opazno že po enem letu, pa če je baterija v uporabi ali ne, večina baterij pa postane neuporabna med drugim in tretjim letom, so pa tudi primeri baterij, ki zdržijo tudi do pet let. Staranje baterij, ki niso v uporabi, se upočasni, če so shranjene na stalni temperaturi (15 °C) in če so med tem delno napolnjene (40 %).

Ali v stanju želatine (Li-po)

Ta podtip litijeve baterije se razlikuje po uporabljenem elektrolitu, snovi, ki je med anodo in katodo baterije. Prvi načrt izvira iz leta 1970, ko so uporabili suhi trdi polimer, podoben plastiki, ki sam ne prevaja električnega toka, dopušča pa izmenjavo ionov. Polimerni elektrolit v bateriji zamenja porozno ločilo, ki je prepojeno z elektroliti. Prednosti sta dve, poenostavljen je postopek izdelave baterije, ta pa je lahko tanka tudi le en milimeter. Slabost je povezana z neprevodnostjo. Notranja upornost je namreč tako visoka, da taka baterije ne more zagotoviti kratkega impulza visokega toka, ki je potreben za zagon na primer vrtenja trdega diska.

Prevodnost se izboljša, če baterijo segrejemo na 60 stopinj Celzija, kar pa je v mobilnih napravah najmanj nepraktično. Kompromis je pomenilo dodajanje elektrolita v stanju želatine (gel). Komercialne baterije (celice) uporabljajo elektrolitske membrane iz poroznega polietilena ali polipropilena, »prepojene« z želatinastim elektrolitom. Elektrokemične reakcije, ki potekajo v tej bateriji, so zato zelo podobne reakcijam, ki potekajo v litijevih baterijah, napolnjenih s tekočim elektrolitom. Kljub pričakovanju, da se bodo baterije Li-po hitro uveljavile, se dolgo časa niso, ker je bila njihova izdelava dražja, majhno povečanje energijske gostote pa tega stroška ni pretehtalo. V bistvu se še vedno bolj ali manj uporabljajo tam, kjer je pomembna poljubna oblika baterije in predvsem potreba po njeni tankosti.

Iz zapisanega lahko izluščimo naslednje: litijeve baterije so boljše od vseh ostalih tipov, med obema tipoma litijevih baterij pa ni tolikšne razlike, da bi en prevladal nad drugim.

Moj mikro, Januar Februar 2013 | Jan Kosmač |