På 60-tallet begynte mange produsenter av elverktøy å se på muligheten til å lage modeller som var uavhengige av stikkontakten. Flere produsenter vi kjenner i dag lanserte verktøy med strøm fra batteri.
Problemet den gangen var at batteriteknologien ikke var særlig utviklet. Nikkelkadmium-batteriet var en mulighet, men det var ikke spesielt effektivt i starten. Black&Decker brukte det da de fikk i oppdrag å lage et verktøy for å hamre løs steinprøver i verdensrommet. Det var ikke for allmuen ennå.
I 1969, altså for 50 år siden, ble det litt mer fart i sakene. Da introduserte Bosch sine to første batteriverktøy. En drill og en hekksaks. Helt uten ledning var de likevel ikke, for de fikk kraft fra et 5,5 kilo tungt blybatteri som skulle henges over skulderen.
Batteriet holdt til en times bruk, men verktøyene var ikke særlig effektive målt mot dagens utstyr, så det ble bare 20 meter nyklippet hekk av det. Så måtte batteriet lades i åtte timer. For å øke sikkerheten hadde ikke batteriet syre i væskeform, men i form av en gel.
Bruken av blybatteri kan nesten virke latterlig i dag, men det er verd å huske at da Apple lanserte Macintosh Portable så sent som i 1989 var den faktisk drevet av et blybatteri.
Nikkelkadmium i hagen
Det sto nok temmelig klart for Bosch at tunge blybatterier med ledning ikke ville erobre fremtidens entusiaster. Det første verktøyet med nikkelkadmiumbatteri kom i 1974 i form av en gressaks som kunne klippe 80 mm bredde i opptil 45 minutter. Hagen skulle erobres på batteri.
Den var starten på verktøy med integrerte batterier og fra 1974 kom det en rekke batteridrevne elektroverktøy og hageredskaper. Det var i denne perioden at markedet for batteriverktøy virkelig begynte å øke.
Bruken av nikkelkadmiumbatteri var det som skulle til for å få fart i markedet. Teknologien hadde mye lavere indre motstand, lagret mye mer energi enn blybatterier og de kunne lades opp hundrevis av ganger. De var også mye mer robuste enn blybatteriene og tålte mye høyere temperatur.
Borhammer fra Bosch
På kontinentet er svært mange boliger bygget av mur og betong. Derfor var borhammer et viktig verktøy.
I 1984 kom Bosch med GBH 24 V som var verdens første batteridrevne borhammer. Den hadde et svært batteri med 20 nikkelkadmiumceller, altså 24 volt, som lagret nok energi til å bore over 60 hull i betong.
Til tross for størrelsen var ikke batteriet på mer enn 1,7 Ah med et energiinnhold på litt over 40wh. Det veide rundt 1,5 kilo.
Dagens mye mer avanserte 15 cellers li-ionebatteri på 18 volt, som er litt lettere, har et energiinnhold på hele 216 wh: Rundt en sjettedel av vekten per wh, i tillegg til de andre fordelene.
EU setter grenser for nikkelkadmiumbatteri
Ulempen med nikkelkadmiumbatteri var at kadmium er et svært giftig tungmetall som bidrar til å forgifte naturen om de ikke blir sikkert resirkulert. I 2006 kom et EU-direktiv med en mye strengere politikk på resirkulering av batterier med kadmium, kvikksølv og bly.
Selv om dette ikke var noe forbud, hadde Bosch allerede i 1998 begynt å erstatte teknologien med nikkelmetallhydrid-batterier. Denne teknologien rommet opptil 40 prosent mer energi enn nikkelkadmiumbatterier, men hadde en lei tendens til å «huske» hvor mye de ble ladet, og det kunne ødelegge hvor mye ladning de tok etter en stund. Her ble det viktig å lade korrekt, noe som selvfølgelig var en ulempe.
Både nikkelkadmium- og nikkelmetallhydrid-batterier hadde en cellespenning på 1,2 volt. Altså en tredjedel av den belastede cellespenningen i dagens li-ionebatterier. Mange verktøy hadde innebygde batterier med tre og seks celler og var på 3,6 og 7,2 volt. De større, løse batteriene, var typisk på 12 og 14,4 Volt med 10 og 12 celler.
.png){kind=logo}
Li-ion ga verdensrekord
I 2003 kom Bosch med verdens første verktøy med litium-ion-batteri: den batteridrevne skrumaskinen IXO, som til nå har solgt i 18 millioner eksemplarer. Det gjør den lille maskinen til verdens mest populære elektroverktøy.
Litium-ion-batterier var allerede populære i mobiltelefoner og annen forbrukerelektronikk, og fordelene var mange. Cellene var lette og lagret mye mer energi ved høyere spenning enn nikkelmetallhydrid-batteriene.
En annen veldig stor fordel var den svært lave selvutladningen. Det var ikke mye futt igjen i et nikkelmetallhydrid-batteri når det hadde stått et par måneder. Likevel skulle det gå noen år før li-ion-batterier slo igjennom for alvor.
Advarer etter mobilbrann på fly
Første proffbatteri
I 2008 kom Bosch med sitt første ti-cellers «slide»-batteri for proffverktøy. Med slide menes at batteriet glir inn i kontaktene hvor det låses.
Det første batteriet var på 2,6 Ah. Det representerte ikke en enorm forskjell i ladetetthet, men det kunne klattlades, hadde ingen minneeffekt og var mer robust. Dessuten kunne det lades helt opp minst tusen ganger - eller 2000 ganger fra 50 prosent. Det var to til tre ganger mer enn tidligere batterier.
Samme celler som i en Tesla
litium-ion-batterier har til det siste vært basert på sylindriske standardceller: 18650. Det vil si 18 mm i diameter og 650 mm lange. Det er de samme cellene som sitter i Tesla modell S og X.
Utviklingen av slike celler har gått svært raskt. Ikke lenge etter det første batteriet, lanserte Bosch et på 3 Ah. Så fulgte 4, 5 og til slutt 6 Ah. Alle med de samme 18650-cellene.
Etter hvert som kapasiteten økte, ble behovet for å drive mer kraftkrevende verktøy viktig. Trenden med å gå bort fra ledning har skutt fart de siste årene.
Det har gjort at batteriene har fått et velutviklet kjølesystem med kjøleribber på utsiden og indre kobberledere for å minimere motstand og varmeutvikling. Batteriene har også fått egen elektronikk som overvåker temperaturen, ladningen og utladningen. Alt dette viktig for å beholde batterihelsa.
Tok nytt steg sammen med Tesla
For et par år siden tok verktøybatterier et nytt skritt. Rett og slett samme skritt som Tesla har tatt med sin Model 3, som bruker en ny generasjon celler med litt større mål.
21700-cellene kan både lagre mer energi og de tåler å gi fra seg en større strømstyrke.
Et ticellers 6Ah batteri kan gi fra seg en strømstyrke på 37 A, det vil si 666 watt. Et moderne ticellers ProCore 8Ah batteri kan prestere 90 A og kan drive verktøy med et effektbehov på opptil 1620 watt.
Resultatet er at Bosch kan bygge verktøy på batteri som hittil har vært avhengig av ledning. Ulempen er selvfølgelig at slike batterier er litt tyngre. 6Ah batteriet veier 620 gram, mot 955 gram for det på 8Ah.
BMW: – Dette er ikke den siste med forbrenningsmotor
Lettvektere
For de som vil ha minst mulig vekt er det også gode nyheter. Et femcellers Bosch Procore-batteri på 4 Ah veier 550 gram. Basert på 18650 celler trengs det 10 celler for å få 4 Ah og det veier det 620 gram.
I tillegg får man mer strømstyrke ut av batteriet. Det minste kan drive verktøy på 864 watt, mens det største stopper på under 700 watt.
Laderne måtte tilpasse seg
Selve batteriladeren er et kapittel for seg selv i denne historien.
Tidligere konstantstrøm-ladere for Ni-Cad og NiMeH-batterier var ikke spesielt avanserte. De trykket på helt til batteriet nådde en viss spenning, og så kuttet de.
Med litium-ion-batteriene fikk laderne større betydning fordi de måtte tilpasse seg batterienes krav for å lade raskest mulig, samtidig som helsen til battericellene skulle bevares.
Moderne ladere har derfor en ladekurve som trykker på mest i starten og er mer forsiktige etter hvert som cellene lades opp. Altså ganske likt måten hurtigladere for elbiler fungerer. For å få til dette, snakker laderne med elektronikken i batteriet som overvåker cellene.
Likevel er det forskjell på laderne. Ikke minst i hvor raske de er. Bosch introduserte i år en helt ny lader som kan lade med hele 16 A. Det er den raskeste på markedet på et litt oversett område. Den kan lade opp et av de nye 8 Ah batteriene fra null til 50 prosent på 15 minutter og til 80 prosent på 32 minutter. De siste 20 prosentene fra 80 til 100 tar 19 minutter.
Denne laderen har innebygget Bluetooth og kan kommunisere med en app om hvordan det går med ladingen.
Kilde: Verktøyspesialist i Bosch Norge, Børre Larsen.
Forsker: Disse batteriteknologiene vil overta markedet
