Dezvoltarea bateriilor, de la începuturi până în prezent

La 7 noiembrie 1801 Alessandro Volta prezenta prima baterie electrică. Astăzi, utilităţi practice a invenției sunt răspândite în toate domeniile vieţii cotidiene. De această sursă de electricitate depind, total sau parţial, automobilele, PC-urile, laptopurile, playerele MP3 portabile, telefoanele mobile, telecomanda pentru aparatele electronice, aparatele foto, ceasurile, unele jucării etc. Vă propun să vedem istoria lor.

Fizicianul italian Alessandro Volta este în general creditat cu dezvoltarea primei baterii reîncărcabile funcționale. Însă mărturii ale preocupării omului de a genera electricitate au fost descoperite în Irak, în regiunea Bagdadului, în situl arheologic Khujut Rabu. În ruinele civilizaţiei Sumeriene, arheologii au găsit celule generatoare de electricitate primitive, datând din anul 250 î.Hr, capabile să producă o energie de 1,1 wolţi.

Cea mai veche metodă de a se genera electricitate menţionată de sursele istorice provine din crearea unei încărcături statice. În 1660, Otto von Guericke a construit prima maşină electrică, care consta dintr-un glob mare de sulf, care, prin frecare şi rostogolire, atrăgea obiecte uşoare, precum pene şi bucăţi mici de hârtie. Guericke a demonstrat că scânteile generate erau într-adevăr electrice.

În 1748, Benjamin Franklin folosea termenul ”baterie” descriind o serie de farfurii de sticlă încărcate cu sarcină electrică.

Prima idee de folosire a electricităţii statice a fost aşa-zisul „pistol electric”, prima baterie modernă reîncărcabilă, este invenția lui Alessandro Volta, care continuând lucrările anterioare ale compatriotului său Luigi Galvani , Volta a efectuat o serie de experimente asupra fenomenelor electrochimice în anii 1790. În jurul anului 1800, el își construise bateria simplă , care mai târziu a devenit cunoscută sub numele de „pila voltaică”. Acest dispozitiv consta din discuri alternante de zinc și argint , separate prin straturi de hârtie sau pânză înmuiate într-o soluție de hidroxid de sodiu sau saramură . Experimentele efectuate cu pila voltaică l-au condus în cele din urmă pe Michael Faraday la elaborarea legile cantitative ale electrochimiei (în jurul anului 1834). Aceste legi, care au stabilit relația exactă dintre cantitatea de material a electrodului și cantitatea de energie electrică dorită, au format baza tehnologiei moderne a bateriilor . Vezi și legile lui Faraday ale electrolizei și legea lui Faraday a inducției .

Celula Daniell

Celula Daniell Celula Daniell, o baterie de stocare umedă.

Diverse celule primare semnificative din punct de vedere comercial au fost produse în urma contribuției teoretice a lui Faraday. În 1836John Frederic Daniell , un chimist britanic, a introdus o formă îmbunătățită de celulă electrică, constând din cupru și zinc în acid sulfuric .Celula Daniell a fost capabilă să furnizeze curenți susținuți în timpul funcționării continue mult mai eficient decât dispozitivul lui Volta.

Alte progrese au fost realizate în 1839 de către fizicianul britanicWilliam Robert Grove cu celula sa primară cu două fluide, constând din zinc amalgamat imersat în acid sulfuric diluat, cu un recipient poros care separă acidul sulfuric de un acid puternicsoluție de acid azotic conținând un catod de platină . Acidul azotic a servit ca agent oxidant, care a prevenit pierderea de tensiune rezultată din acumularea de hidrogen la catod. Chimistul germanRobert Wilhelm Bunsen a înlocuit platina cu carbon ieftin în celula lui Grove și, prin urmare, a contribuit la promovarea acceptării sale pe scară largă.

În 1859 Gaston Planté din Franța a inventat o celulă cu plumb , prima baterie de stocare practică și precursoarea bateriei auto moderne . Dispozitivul lui Planté a fost capabil să producă un curent remarcabil de mare , dar a rămas o curiozitate de laborator timp de aproape două decenii.

Celula lui Georges Leclanché

Celula lui Georges Leclanché Celula lui Georges Leclanché. Inventată în 1866, această celulă uscată și variantele sale ulterioare, celulele cu clorură de zinc și celulele alcaline, sunt baterii utilizate în mod obișnuit în întreaga lume.

Prototipul sistemului zinc- dioxid de mangan al inginerului francez Georges Leclanché a deschis calea pentru dezvoltarea bateriei primare moderne. Versiunea originală a celulei Leclanché era „umedă”, deoarece avea unelectrolit constând dintr-o soluție de clorură de amoniu . Ideea de a utiliza un electrolit imobilizat a fost introdusă în cele din urmă la sfârșitul anilor 1880 și a lansat industria celulelor uscate, care continuă să înflorească și astăzi.

Invenția bateriilor alcaline cu electrolit (în special, a bateriilor de stocare de tip nichel – cadmiu și nichel- fier ) ​​între 1895 și 1905 a oferit sisteme care puteau oferi o durată de viață mult îmbunătățită pentru aplicații comerciale. Anii 1930 și 1940 au marcat dezvoltarea bateriilor alcaline zinc – oxid de argint și zinc-oxid de mercur, sisteme care au furnizat cea mai mare energie cunoscută până acum per unitatea de greutate și volum. De la mijlocul secolului al XX-lea, progresele în tehnologia de construcții și disponibilitatea unor noi materiale au dat naștere la baterii mai mici, dar mai puternice, potrivite pentru utilizarea într-o gamă largă de echipamente portabile. Probabil cele mai notabile au fost intrarea bateriilor cu litiu pe piața comercială și dezvoltarea celulelor nichel- hidrogen și nichel- hidrură metalică pentru utilizare în nave spațiale , computere , telefoane celulare și alte aplicații.

Sursa: Brooke Schumm, editor al Enciclopediei Britannica, articolul „Dezvoltarea bateriilor – Istorie”, https://www.britannica.com/technology/battery-electronics.