تاریخچه باتری

باتری چیست و در چه زمانی باتری اختراع شد و باتری های اولیه چگونه بودند ؟ با ما همراه باشید تا مروری بر تاریخچه باطری داشته باشیم .

باتری چیست ؟

بهترین باتری ماشین یا پیل الکتریکی منبع و مولد انرژی الکتریکی است که توسط واکنشهای شیمیایی ، انرژی الکتریکی تولید می کند . یک باتری از الکترود مثبت (قطب مثبت) ( کاتد ) – الکترود منفی (قطب منفی) ( آند ) و صفحات + مایع شیمیایی یا الکترولیت تشکیل می شود. انرژی الکتریکی تولید شده توسط باطری با واحد یکای ولت اندازه گیری می شود .

تاریخچه باتری

تاریخچه باتری به کشف برق که یکی از مهمترین و جدیدترین پیشرفتهای حیاتی و اساسی در 4 قرن گذشته بوده بر می گردد . چراکه برق لازمه و پایه به وجود آمدن خیلی از صنایع در دنیاست و میتوان گفت ، مانند بودن آب که مایه حیات است لازم و ضروریست . بعضی از نخستين کاربردهایی که به صورت عمومی از باتری انجام گرفته است. روشنایی چراغها در خيابانهای برلین آلمان در سال 1882 بود و همچنین برق، نمایشگاهی در شيکاگو را در سال 1893 میلادی با 250،000 لامپ روشن کرد و همچنین يک پل بر فراز رودخانه سين را در نمايشگاه پاريس در سال 1900 روشن کرد.

استفاده از برق به قبل از این هم باز میگردد . در سال 1936 زمانیکه در شهر بغداد واقع در عراق کارگران برای ساخت راه آهن مشغول به کار بودند. کوزه ای سفالی که درون آن سرکه ریخته شده و یک میله آهنی که دورش را استوانه ای از مس احاطه کرده بوده است را کشف کرده اند. این کوزه که قدمت آن به حدود 2000 سال پیش باز میگردد متعلق به دوره پادشاهی اشکانیان بوده است. این دستگاه ساخت اشکانیان 1 تا 2 ولت برق را تولید می کرده است این باتری معروف به باتری اشکانی است. تصویر زیر مربوط به این شی است که اجزای این باتری را شرح میدهد ضخامت کوزه 75 میلیمتر و استوانه مسی 25 میلیمتر است.

در تاریخچه باتری نظرات مختلفی بیان شده است که دانشمندان، باتری اشکانيان را به عنوان منبع انرژی قبول ندارند و اين احتمال را می دهند که از این وسیله برای انجام آبکاری فلزات استفاده می کرده اند. شواهدی دیگر در باستان شناسی نشان می دهد كه بابلی ها نخستين كسانی بودند كه با استفاده از يك الكتروليت بر پايه آب انگور يك روش گالوانيک برای ساخت جواهرات را كشف و به كار گرفتند. اشکانی ها، در زمانیکه بر بغداد حکومت می کردند ( حدودا 250 سال قبل از ميلاد ) ، امکان دارد از باتریها برای آبکاری نقره استفاده می کرده اند.

اولین روش های تولید برق در دوران مدرن با ايجاد يک بار استاتيک آغاز شد. در سال 1660 ، آقای Otto von Guericke با استفاده از يک کره بزرگ گوگرد ، يک دستگاه برقی ساخت که در هنگام مالش و چرخاندن ، پرها و تکه های کوچک کاغذ را به خود جذب کرد. او توانست ثابت کند که جرقه های ریز ایجاد شده ماهیت انرژی الکتریکی دارند .

در سال 1744 ، اووالد جورج فون كليست نوعی شیشه به نام شيشه ليدن را ساخت كه بار استاتيك را در يك شيشه ای كه با فويل فلزی در داخل و خارج ظرف قرار گرفته شده بود، ذخيره می كرد. برخی از دانشمندان، از جمله پيتر ون ماسشنبروک ، استاد ليدن ، این تصور را داشتند که برق شبيه سيال است که میتواند در بطری زندانی شود. آنها نمی دانستند که فویل فلزی مانند خازن الکتریکی عمل می کند . وقتیکه فویلها به ذخیره ولتاژ بالا رسیدند، لمس فويل توسط استاد لیدن، باعث شوکه شدن او و اطرافیان شد.

اولین کسی که استفاده از الکتریسیته ساکن را عملی کرد. الساندرو ولتا ( 1845 – 1745 ) بود . او این انرژی را به صورت یک تفنگ برقی برای ارتباط از راه دور بین کومو و میلان در کشور ایتالیا توسط یک سیم آهنی استفاده کرد که در انتهای خطوط سیم در یک شیشه ای پر از گاز متان خاتمه می یافت. این روش برای رساندن یک پیغام رمز گذاری شده استفاده می شد. که البته این خطوط ارتباطی هیچوقت ساخته نشد.
کشف ولتا از تجزيه آب توسط يک جريان الکتريکي، پايه و اساس الکتروشيميايي را تشکيل داد.

کشف بیشتر

محققی به نام لوئیچی گلوانی در 1791 میلادی، در دانشگاه بولونيا کشف کرد که عضلات يک قورباغه وقتیکه یک فلز را لمس میکند منقبض میشود . اين پديده به مبحث برق حيوانات شناخته شد. با نتیجه گیری از این آزمایشها، ولتا با آزمايشهای زیاد تصمیم گرفت که از سرب، قلع، روی و آهن به عنوان صفحات مثبت استفاده کند و مس، نقره، طلا و گرافيت را به عنوان صفحات منفی انتخاب کند. همین اکتشافات باعث افزایش علاقه به استفاده از برق گالوانیک شد.

باطری های ابتدایی

آلساندرو ولتا در سال 1800 میلادی متوجه شد که بعضی از مايعات هنگام استفاده به عنوان یک رسانا، جریان الکتریکی مداوم یا طولانی مدت را از خود آزاد می کنند. این باعث شد که یک سلول ولتاژ متولد شود. در ادامه تحقیقات ثابت شد که اگر چند سلول ولتاژ بر روی یکدیگر قرار گیرند، ولتاژ نیز افزایش می یابد.

فلزهای نقره ( A ) و روی ( Z ) در فنجانهای پر از الکتروليت غوطه ور شده و به صورت سری متصل می شوند

الکترود صليبی و روی به صورت سری متصل میشوند و با کاغذ خيس شده با الکتروليت جدا می شوند.

فلزات موجود در يک باطری الکترونهای مختلفی دارند. ولتا فهمید که فلزات غير متمايز هر چه به هم نزديکتر شوند پتانسيل ولتاژ قویتر می شود.

اعداد فلزات ذکر شده در زير نشان از جذب الکترونها به ميل را دارد. حالت دوم اکسيداسيون است.

مس = 1.9 / 0.159 ولت
نقره = 1.9 / 1.98 ولت
طلا = 2.4 / 1.83 ولت
کربن = 2.5 / 0.13 ولت

روی = 1.6 / -0.76 ولت
سرب = 1.9 / -0.13 ولت
قلع = 1.8 / -1.07 ولت
آهن = 1.8 / -0.04 ولت

فلزات ولتاژ باتری را تعيين می کنند. آنها با کاغذ مرطوب خيس شده در آب نمک جدا شدند.

ولتا در همان سالی که تحقیقاتش به نتیجه رسید. اکتشافات خود را به انجمن سلطنتی لندن معرفی کرد.

فرانسه نیز در جزو اولین کشورهایی بوده است که کشفیات این دانشمند را به رسمیت شناخت و در راستای اهداف ملی کشورش به استقبال طرح های ولتا رفت. در تصویر زیر آزمایشی را توسط آلساندرو ولتا مشاهده میکنید که با حضور ناپلئون بناپارت برگزار میشود .

به دنبال این اکتشافات در همان سال، همفری ديوی، مخترع لامپ ايمنی معدن، آزمايش اثرات شيميايی توسط برق را آغاز کرد و پی برد که هنگام عبور جريان الکتريکی از طريق مواد تجزيه رخ می دهد. بعد این فرایند (الکتروليز) نام گرفت.

او با نصب بزرگترين و قدرتمندترين باتری جهان در طاقهای موسسه رويال لندن، اکتشافات جديدی را برقرار کرد و باطری را به الکترودهای زغال چوب متصل کرد و اولين چراغ برق را توليد کرد. مشاهده کنندگان بیان کردن که چراغ قوس ولتاژ او *پرنورترین قوس نور که تاکنون ديده بودند* را توليد کرده است.

اولین تولید انبوه باطری برقی را ويليام كرویک شانک در سال 1802 میلادی، به بهره برداری رساند. او صفحاتی به شکل مربع و مسی به همراه ورق های مس به اندازه مساوی قرار داده شده، درون يک جعبه چوبی مستطيلی بلند و چسبيده به هم قرار داد. شيارهای داخل جعبه صفحات فلزی را در موقعيت اتصال به همدیگر قرار می دادند. جعبه مهر و موم شده پس از آن با يک الکتروليت آب نمک و يا اسيد پر شد. اين شبيه به باطری های معمولی است که امروزه هنوز درحال استفاده شدن هستند.

شيميدان انگليسی ويليام كرویک شانک، با پيوستن صفحات روی و مس در يک جعبه چوبی پر از محلول الکتروليت، يک باطری از سلول های برقی ساخت. اين طرح او اين مزيت را داشت که با استفاده از محلول الکترولیت باتری خشک نمی شود و انرژی بيشتری نسبت به باتری صفحه صفحه ای ولتا تأمين می کند.

مخترع باطری قابل شارژ

با گذشت زمان در اوایل سال 1836 ، شیمیدانی دیگر از کشور انگلیس به نام جان اف دانيل، باطری ارتقا یافته ای را رونمایی کرد که نسبت به تحقیقات قبلی برای ذخيره انرژی الکتریکی، جريان ثابت تری توليد می کرد. در سال 1859، پزشکی که اهل فرانسه بود و گاستون پلنته نام داشت اولين باطری قابل شارژ را بر اساس اسيد سرب اختراع کرد، تکنولوژی که هنوز هم مورد استفاده قرار می گيرد. تا آن زمان، همه باطریها از نوع اوليه بودند، بدین معنی که نمی توانستند آنها را دوباره شارژ کنند.

باتری آنتایم ، تعویض باتری ماشین در محل