1/12/2017

Episode 52 - Litium

Teknisk sett podcasten diskuterer litium, et lett metall med mange bruksområder. Litium er nummer tre i det periodiske systemet og er kjent for sin reaktivitet og bruk i batterier, spesielt for mobiltelefoner, PC-er og elbiler. Litium er også brukt i keramikk, glass og medisinske formål. Podcasten diskuterer også potensielle skaleringsproblemer og bekymringer for ressurstilgang, men fremhever at litium er et viktig element for fremtidig energiforsyning, spesielt med hensyn til fusjonsreaktorer.

00:00

I denne episoden av Teknisk Sett diskuterer de litium, det letteste metallet, og dets bruk i batteriteknologi.

04:51

Litiumpotensialet gjør det til det ideelle batterimaterialet, men bærekraftig resirkulering vil bli avgjørende i fremtiden.

09:54

Litium har mange bruksområder, fra batterier til medisinske formål, men resirkulering og bærekraft er viktige for fremtiden.

Transkript

Velkommen til Teknisk Sett, en podcast fra TU. Mitt navn er Jan Moberg, jeg er sjef her i TU. Vi har med oss Audrey Kart. Hei, hei. Hei, Audrey Kart.

I dag skal vi snakke om grunnstoff nummer tre i det periodiske systemet, litium. Ja, vi er kommet til første metallet igjen. Dette er jo en av dine noen hundre favoritttemaer. Ja, dette er jo liksom æres grunnstoffer i disse tider. Men for at det skal bli skikkelig, så kan ikke bare vi to sitte her og jabbe. Vi har fått med oss professor i strukturkemi, Carl-Henrik Gørbits. Hallo. Hei, velkommen.

Karl-Henrik, hvorfor er litium nummer tre i det periodiske systemet? Nummeret de har er avhengig av hvor mange protoner det er i atomkjernen. Det er det som definerer hvilket grunnstoff vi har. I litiums tilfelle er det da følgelig nummer tre. Alle litiumatomer har tre protoner i kjernen.

Og så har de neutroner også, det kan være enten 3 eller 4. Vi legger sammen 3 pluss 3 og 3 pluss 4, da får vi det som heter litium 6 og litium 7. Det er antall kjernepartikler som vi kaller det. Og da er det litium 7 som er den som vi har mye av på jorden, og litium 6 har vi litt mindre av. Men vi snakker her om et metall. Det er faktisk et metall, det er det letteste av alle metaller. Det er ikke så mange som har holdt en litiumbit i hånden. Hvorfor ikke?

Fordi det er ekstremt reaktivt. Alkalmetaller generelt er veldig reaktive. Du kan ikke... Et lettmetall, man kunne tenke seg at man lavde bilfelger og andre ting lett av det, men det er altså så reaktivt at det blant annet reagerer med oksygen i luften, og det

Kutter man en bit med litium, som du for øvrig må lagre i metallisk form i en olje for at det ikke skal skje noe spesielt, så blir det spontant en matt overflate. Det er blankt i samme sekund som du kutter det, men så blir det matt fordi det blir oksidert av luften, og det kan faktisk også ta fyr og brenne opp.

Men det er jo interessant at det er så lett. Det er jo lettere enn vann. Ja, men du hørte jo han sa brenne opp. Ja, det var ikke mange sekunder i vann. En av favorittene, du har jo skrevet så mye om lithium i forbindelse med batterier, men det var ikke derfor disse telefonene begynte å brenne?

Nei, det var nok en reaksjon i litiumet. For nå snakker vi om batterier som finnes i PC-er, mobiltelefoner og også etter hvert biler. Ja, det var at pluss og minus kom i kontakt med hverandre, og det utviklet varme. Og varme og litium er ikke noe god blanding. Men går vi da, er dette noe vi kan forvente mer av, at litium har denne...

De som er jo reaktivt, men jeg forventer at batteriprodusentene greier å holde dette avkontrollen. Jeg tror nok det jobbes ganske intens i Samsung nå for å hindre at dette her skjer en gang til. Og det må vel også sies at det er jo, vi snakket om at det er i alt liksom en av hundre tusen mobiltelefoner, så det er jo akkurat noen veldig vanlige ulykker da. Men det er klart det skal ikke skje. Nei, det brenner jo opp både biler og telefoner av Samsung og AX.

ekstremt uheldige, men uka etter det så brant opp en iPhone 7 med brandskader på armene av tre dame, og så dette kommer til å skje igjen. Det er overbevist om. Men, Odd-Rikard, du har jo fulgt med spesielt dette med batteriteknologien i mange år. Når kom lithium inn i batteriteknologien? Det var vel forskergruppe i faktisk i åldersselskapet Exxon som

klekka ut det her på 70-tallet, eller var det 80-tallet? Men det var Sony som kommersialiserte det på 90-tallet. Og det var jo rett og slett fordi at camcorderne, altså det å drive sånne tapebåndopptakere, videokameraer, ja, de hadde jo vilt av master. Ja, de krevde så mye strøm, at det å dra med seg andre typer batterier, det ble for tungt, altså så kom det jo opp med denne litsomme jone-ideen.

Og siden har det jo vært litt som om det har vært den bærende batteritekologien. Så jeg husker jo at mitt første digitale kamera, det hadde, da måtte du åpne en liten boks, og der datt du ut fire av disse vanlige AA-batteriene. Ser ut som vanlige, ja. Ja, det var vanlige batterier, men altså, det er jo halve kameravekten, ja. Ja, det var det jo ikke lenger, tenker jeg.

Så plutselig går det noe nå, så har vi disse små sirkulønne, tynne, flate, litium-ion-batteriene som jo varer mye lenger. Og ikke minst, det er mange grunner til at disse batteriene er god elektronikk. Det skal helst holde en veldig jevn spenning.

Over tid, og hvis du tok om ålte spenningen på de gamle batteriene, så vil du sett at spenningen var litt fallende gjennom hele tiden, mens det viket. En litt avtagende kurve. Litt avtagende kurve. Litt som batteriene er veldig fine ved at de holder en nesten konstant spenning, helt at de er helt utladet. Litt som oss, sa du, Rikard? Ja.

Vi holder enda ved igjen. Ja, men så er det over. Snart er det over. Men fortell meg, Karl-Henrik, hvorfor er litium da, hvorfor er det det som er oppe hos oss i det store momentet for batteriteknologi nå? Det har jo med egenskapene til litium å gjøre. For kjemikere er litium et veldig artig stoff, ikke fordi det brukes i batterier bare, men også rent sånn elektronisk.

Vi har nevnt at det er nummer tre. Hvis vi går bort fra å se på elektronkjernen, eller atomkjernen, til å se på elektronene som går rundt, så er det jo like mange elektroner som det er protoner. Hydrogen er ett, helium er to. Og det tredje, som da følger med litium, det beveger seg langt utenfor de andre. Og dette her er litium relativt klart. Det tar mer plass, altså? Mye mer plass. Et litiumatom er fenomenalt mye større enn helium, som er nummeret før.

Det betyr at dette ene elektronet som litsium har fått i tillegg, det er det usett vanlig klare for å kvitte seg med. Altså å bli til et litsiumjon. Og det flytter seg. Ja, det flytter seg, og det er en egenskap som man kan måle i form av et såkalt elektrisk potensial. Så litsium har det største elektriske potensialet av noen kjemiske elektriske reaksjoner som man har funnet.

Så det er ikke tilfeldig at det hamner i batterier? Det er ikke tilfeldig. I tillegg til at det har et usett vanlig godt potensial som du kan utnytte i batterier, så har det en rekke andre veldig fine effekter også som gjør at det brukes i batterier. Det ene er at det selvfølgelig veier lite. Det er lett, som du gjenner på. Det har et egenvekt på 0,50 t. Det er halvparten av vann, så det er fenomenalt lett.

Og det er et poeng hvis man skal transportere det rundt. Det betyr kanskje ikke så mye for en mobiltelefon om det er 2-3 gram ekstra, men hvis du skal dra rundt på en bil, så bytte ut natrium-minalen, så legger du fort noen hundre kilo på bilen, og det er ikke så ønskelig. I tillegg så er det litt så fint for at

Selv om du ikke bruker batteriet, så lades det ikke ut av seg selv. Du har ikke en selvutladning som veldig mange andre typer batterier har. Og det aller siste er at mange typer oppladde batterier som vi har hatt husker som har holdt ned etter en stund, de kunne lade en gang, to ganger, tre ganger, men etter hvert så fikk du mindre og mindre ut av batteriet hver gang du ladet. Det er en sånn memory-effekt, en sånn ukommelses-effekt i batteriet.

Og for litsumbatterier er den veldig, veldig liten. Så du kan lagre med nesten samme effekt over hundrevis, hvis ikke tusenvis av sykler. Ja, for det er jo, selv de første elbilene hadde jo blybatterier og ikke litsumbatterier. Ja. Og da måtte man jo bytte batteriene mye oftere, og det var jo... Ja, blybatterier, de tårte ikke hard belastning. Nei.

Da reduserte de. Hårdt uttak? Hårdt uttak, ja. Når de leverte høy amperestykke, så ble de ødelagt veldig fort. Men dette er jo, en ting er kameraer og mobiltelefoner, men som du er inne på, nå i bunnen av en Tesla, så er det jo noen hundre kilo med batterier. Og dette her blir det jo økende volym på. Er det litium nok i verden da?

Det er jo at diskusjonen om dette her er å betrakte som en begrenset ressurs eller ikke. Jeg har lest at man regner med at forsyningen av de som skal vare til år 2100, det høres jo beroligende ut, men nå skal det jo sies at forbruket vårt er jo også eksponensielt. Så

Jeg vil vel tro at man etter hvert kommer til å bli ganske opptatt av å resirkulere litium på samme måte som man resirkulerer aluminium nå. Og disse elbilene som selges nå, de skal jo heller ikke ha uendelig levetid. De har vel ikke gått skraping så veldig mange av dem gjennom. Det vil det jo gjøre etter hvert, og da vil jeg vel anta at man vil være ganske interessert i å ta vare på batteriene. Ja, for når et elbilbatteri er modent for utskifting,

så er ikke litium i batteriet ødelagt? Nei, altså, litium er jo fortsatt litium. Det har ikke blitt til noe annet, så det må kunne utnyttes igjen. Hvor er man i dag på...

det med gjenvinning? Det vet du hva, det kjenner jeg ikke til. Hvordan man har kommet rundt det der. Men hvis perspektivet er 2100, så er vi ganske sikre på at alt av kjøretøyet da er elektrisk. Da er ikke vi oppladbare lenger. Nei, vi har visst håp til bioteknologien da. Det skal vi komme tilbake til.

Men det er jo utrolig spennende at selv dette grunnstoffet ser vi altså teoretisk sett en ende på.

I likhet med bekymringsferdige mange andre må man flotte deler til her. Som vi ikke tenker på så mye, men alt fra metaller som inngår i børsten i vindmøller til forskjellige typer fosfor som er gjødsel og så videre. Og de sjeldne jordartene. Ja, de også. De bruker vi ikke veldig mye av. Vi må jo bli flinke til å resirkulere alt. Helt klart.

lave produkter som er enklere å sirkulere også. Hvor henter man litium fra? Største produsentene

Her i dag er det Australia og Sydamerika, primært Chile, hvor det hentes ut fra saltsjøer. Du kan se det på YouTube, hvor de høster, kjører nevnt en traktor over en saltsjø, og så grabber de seg opp et som ser ut som vanlig salt, men inneholder også en ganske god andel av lyset. Så det ligger åpent i dagen? Det ligger åpent i dagen. Bolivia er veldig stor i dag.

Men batterier er jo selvsagt kjempeaktuelt, men hvilke andre anvendelsesområder har litium i det daglige? Jeg er litt overrasket å se på nettet at ganske stor andel brukes innenfor keramikk til å lave ulike typer glass.

som har høye smeltepunkter og er lett å ha med å gjøre, i liten termisk utvidelse, altså glass med gode mekaniske egenskaper, brukes det mye, og så brukes det til noe helt annet, som er medisinske formål mot depresjon. Ja, bipolare lille seg har jo vært behandlet med litium ganske lenge. For å ta toppene ned og bunne opp? Ja, for å bli en jevnere syke.

Litt usikkert hvordan jeg ble oppdaget, men med meg bekjent så vet man altså ikke hvorfor det virker så godt som det gjør. Men det gjør det. Det brukes mot skizofreni og så videre, og det tar toppene, det tar bunnene. Det er synd at det uten å ha noen vesentlige bivirkninger også. Utrolig. Det er veldig langt apoteket, så kan du spise tesla. Utrolige egenskaper da. Men dere, du var inne på det, vi har en eksponensiell utvikling på...

på ikke minst batterifabrikker nå. Det er jo ikke bare Tesla, men også andre som starter store fabrikker basert på å bruke litium. Er det noen skaleringsproblematikk her? En ting er at vi tror at vi har litium nok til 2100, men

leveres det nok i takt enn så lenge? Da vet jeg at Elon Musk har laget seg en kjempeverdens største batterifabrik hvor de skal produsere ikke bare for Tesla, men for alle de andre også. Det vil jo være slik at produksjonen tilpasses etterspørselen her også. Med tanke på sammenhengen med en bensindrevet eller dieseldrevet bil, så er det jo

Det er en kostbar prosess. Det er ikke superenkelt å lave et litiumbatteri med alt det det inneholder av teknologi. Det gjør jo at disse bilene er i utgangspunktet dyre i forhold til en ren innkjøpspris, at de er dyre i forhold til en regulær bensin-dieseldrevet bil. At de ikke er det i Norge er jo en ren avgiftssak. Men det er jo andre litiumkilder enn det vi har hatt.

tatt for oss i dag. I dag bruker vi jo sånne inntørka saltsjøer. Men jeg vet blant annet i Finland så er det altså litt sumholdig malm i ganske store mengder. Men vi har jo ikke begynt å pirke i det her. Det er jo litt sånn peak oil, ikke sant? Alle har sagt at nå er vi på toppen og nå går det bare nedover. Så finner man mer og mer og mer. Man tar de ressursene som er litt til å høste først, og så fortsetter man jo derfra. Og det hører jo da til historien at jo...

De letteste lengene er jo de billigste å utvinne, og så skal man begynne å sprenge bort et tonn med fjell for å få noen kyrer med litium, så blir det dyrere, så det vil jo, etter hvert så vil jo hovedforesreklering antagelig tvinge seg frem av den grunnen også. Det blir veldig spennende å følge med på, og vi, ja, hvor gamle er de eldste Tesla-modellene nå? Tre-fire år? Ja, altså ikke den sportsbilen, men de S-modell S og sånn. Ja, så det begynner å bli et tema. Ja.

Det begynte jo bare for noen veldig få år siden elektrifiseringsbølgen, så vi har jo knappbynt. Det kan jo legge til som en sånn kuriositet også at hvis vi ser på litium, så er det også potensielt livsstoff for en helt annen type energikirte, nemlig fusjonsreaktorer.

Metall som drivstoff? Nei, ikke direkte, men for å drive en fusjonsreaktor så trenger du en atomkjerne som heter helium-3, og den kan du produsere fra litium-6. Så du spalter litium-6 i helium-3, og så har du kjernedrivstoff, så det vil være også en interessant bruk av litium til energi-produksjon i fremtiden.

Det vil ikke bli de store pengene. Men, Odd-Rikard, her høres det rett og slett ut som vi bare må fortsette. Vi får komme tilbake med flere episoder. Ja, jeg tror vi får se videre i det periodiske systemet. Og der er det mye å ta av.

Nevnt i episoden

Teknisk sett

Podcasten Teknisk sett er en podcast fra TU som diskuterer teknologi og vitenskap.

TU er et norsk teknologi- og næringslivsmagasin.

Jan Moberg

Jan Moberg er sjef for TU.

Audrey Kart

Audrey Kart er en gjest i podcasten Teknisk sett.

Litium

Litium er et lett metall som er nummer tre i det periodiske systemet.

Batterier

Litium brukes i batterier for mobiltelefoner, PC-er og elbiler.

Samsung

Samsung er et selskap som har hatt problemer med overoppheting i sine batterier.

AX er et selskap som har hatt problemer med overoppheting i sine batterier.

iPhone 7

iPhone 7 er en mobiltelefonmodell som har hatt problemer med overoppheting i sine batterier.

Sony

Sony er et selskap som kommersialiserte litium-ion-batterier på 1990-tallet.

Exxon

Exxon er et selskap som forsket på litium-ion-batterier på 1970-tallet eller 1980-tallet.

Tesla

Tesla er et selskap som produserer elbiler.

Elon Musk

Elon Musk er grunnleggeren av Tesla og har bygd en gigantisk batterifabrikk.

Finland

Finland har sumholdig malm som kan være en kilde til litium.

Chile

Chile er en stor produsent av litium fra saltsjøer.

Bolivia

Bolivia er en stor produsent av litium fra saltsjøer.

YouTube

YouTube er en plattform for deling av videoer.

Keramikk

Litium brukes i keramikk for å lage ulike typer glass med høye smeltepunkter.

Glass

Litium brukes i glass for å lage ulike typer glass med høye smeltepunkter.

Depresjon

Litium brukes i medisinske formål mot depresjon.

Bipolare lidelser

Litium brukes i medisinske formål mot bipolare lidelser.

Skizofreni

Litium brukes i medisinske formål mot skizofreni.

Fusjonsreaktorer

Litium kan brukes som drivstoff for fusjonsreaktorer.

Helium-3

Helium-3 er en atomkjerne som kan produseres fra litium-6 og brukes som drivstoff for fusjonsreaktorer.

Litium-6

Litium-6 er en isotop av litium som kan spaltes til helium-3.

Peak oil

Peak oil er et begrep som beskriver når produksjonen av olje når sitt maksimum.

Vindmøller

Vindmøller bruker metaller som inngår i børsten, som kan være en kilde til bekymring for ressurstilgang.

Fosfor

Fosfor er et grunnstoff som brukes som gjødsel og kan være en kilde til bekymring for ressurstilgang.

Sjeldne jordarter

Sjeldne jordarter er en gruppe av metaller som brukes i ulike teknologier og kan være en kilde til bekymring for ressurstilgang.

Deltakere

Host

Jan Moberg

Guest

Audrey Kart

Guest

Carl-Henrik Gørbits

Guest

Hvis du kortslutter anode og katode på et batteri blir det varmt. Veldig varmt. Litiumione-batterier er spesielt utsatt. Det vet Samsung så altfor godt for tiden. De har besluttet å kansellere sitt nye teknologiske mobilmesterverk, Galaxy Note 7, fordi altfor mange batterier kortsluttet med enorm varmeutvikling. Resultatet for Samsung er et enormt fall på børsen. Et gigantisk tap på grunn av millioner av telefoner som må destrueres og et tap av renommé. Det hele utspiller seg mens erkekonkurrenten Apple får fritt spillerom med sin iPhone 7. Det vi ser er at jakten på høyere ladetetthet og kravet om tidlig lansering kan ha en høy pris. Mobiler har spesielt høy energitetthet, som kan omsettes til varme når de kortslutter. Litium-metall er veldig reaktivt, og kan lett oksidere i luft og øke varmeutviklingen. Sammen med karbon i anode og katode er det rene sankthansbålet. Men Samsung er ikke alene. Slike branner kjenner Apple altfor godt. Det gjør Tesla også. Uten at folk har sluttet å handle mobiler og elbiler av den grunn. Husk at det brenner hopetall av biler med forbrenningsmotor også. Og de inneholder mye mer energi enn elbiler om tanken er sånn passe full...

Se mer

Laster