تاریخچه باتری

در موضوع تاریخچه باتری باید گفت که پیل بغدادی یا پیل اشکانی تقریبا اولین منبع ذخیره انرژی به شمار می آید که استفاده اصلی آن در آبکاری ظروف فلزی به کار میرفته که با اکتشافات انجام شده  در اطراف محل کشف این کوزه , صحت این حدس مبنی بر کاربرد این پیل در آبکاری ظروف فلزی روشن شده است.

این پیل به صورت کوزه ای بوده که یک میله فلزی در وسط آن و یک استوانه فلزی دیگر در محیط داخلی و دور میله فلزی قرار می گرفت و توسط الکترولیتی که با حدس و گمان میتوان گفت سرکه و یا آب لیمو بوده پرشده و دهانه آن را با سمق خاصی آب بندی می کردند.

قبل از پرداختن به تاریخچه باتری بهتر است بدانیم باتری چیست یا به بیان دیگر تعریف باتری چیست . باتری وسیله ای است که انرژی حاصل از واکنش های شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. البته ما باید به این نکته توجه داشته باشیم که مفهوم کلمه باتری در بین مردم بطور مصطلح همان چیزی است که همه ما از فروشگاهها تهیه میکنیم , اما آن چیزی که ما از فروشگاهها تهیه می کنیم باتری نیست بلکه ما در حقیقت سلول تهیه می کنیم . پس تعریف باتری : وقتی دو سلول یا بیشتر به یکدیگر متصل میشوند به آن باتری گفته میشود . حال که تعریف سلول و باتری را یاد گرفتیم اجازه دهید کمی به تاریخچه ساخت یا اختراع باتری بپردازیم:

در ادامه موضوع تاریخچه باتری در سال 1749، بنجامین فرانکلین، دانشمند آمریکایی ، برای آزمایشات خود مجموعه ای از خازن ها را به یکدیگر متصل می کرد که پس از مدتی تصمیم گرفت برای راحتی خود به این مجموعه خازن های متصل به هم نام باتری اطلاق کند . این خازن ها پانل هایی از جنس شیشه بوده که سطوح بزرگتر آن با فلز پوشانده شده بود. این خازن ها به وسیله یک ژنراتور ساده شارژ می شدند.

لوئیجی گالوانی یک دانشمند ایتالیایی بود که الکتریسیته موجود در حیوانات را کشف کرد. در سال 1780، او در هنگام آزمایش متوجه شد هنگام برخورد جریان الکتریکی به پای قورباغه , پای قورباغه جمع میشود. او معتقد بود جمع شدن پای قورباغه ناشی از تجمع انرژی داخل ماهیچه میباشد.

الساندرو ولتا – فیزیکدان ایتالیایی – از دوستان و همکاران  لوئیجی گالوانی، با نظریه ایشان مخالف بود و معتقد بود که حرکت پای قورباغه در اثر  دو فلز مختلف انجام می پذیرد که توسط یک واسطه مرطوب به هم اتصال یافته اند. او نظریه خود را از طریق آزمایش ثابت کرد و نتایج را در سال 1791 منتشر نمود. در سال 1800، الکساندرو ولتا اولین باتری واقعی را ساخت که به شمع ولتایی معروف شد. ساختار شمع ولتایی بدین شکل بود که دیسک های از جنس مس و روی بر روی هم گذاشته میشدند و توسط یک لایه پارچه یا کاغذ ضخیم که آغشته به آب نمک (یعنی الکترولیت) بودند از هم جدا می شدند. برخلاف کوزه لیدن، شمع ولتایی جریان  پیوسته و پایدار بود و در طول زمانی که استفاده نمی‌شد شارژ کمی از دست می‌داد، با این حال مدل های ابتدایی ساخت او  ولتاژ کافی برای تولید جرقه تولید ایجاد نمیکرد. پس از مدت ها تحقیق و آزمون او دریافت که فلز روی و نقره بهترین نتایج را برای او حاصل میکنند.

کوزه یا شیشه لیدن یا لایدن یا دستگاه‌ی برای ذخیره بار بوده که بعد ها به عنوان جد خازن شناخته شد.

شیشه لیدن، وسیله ای برای ذخیره الکتریسیته ساکن، به طور تصادفی توسط فیزیکدان هلندی پیتر ون موشنبروک از دانشگاه لیدن در سال 1746 و به طور مستقل توسط مخترع آلمانی اوالد گئورگ فون کلایست در سال 1745 کشف و مورد بررسی قرار گرفت. در اولین شکل آن یک بشر شیشه ای بود. ، تا حدی پر از آب بود که دهانه آن توسط چوب پنبه ای که با سیم یا میخ سوراخ شده در آب فرو می رفت بسته می شد. برای شارژ شیشه، انتهای سیم در معرض تماس با دستگاه اصطکاکی قرار می گرفت که الکتریسیته ساکن تولید می کرد. هنگامی که تماس قطع می شد، با لمس سیم با دست و دریافت شوک می توانست شارژ را نشان داد. در شکل کنونی، سطوح داخلی و خارجی یک شیشه عایق با ورق های فویل فلزی پوشانده شده است. پوشش بیرونی به زمین متصل می شود و از طریق یک میله برنجی مرکزی که از دهانه کوزه بیرون می زند، اتصال مناسبی با پوشش داخلی ایجاد می شود. شیشه لیدن علاوه بر استفاده برای نمایش در کلاس درس، به عنوان نمونه اولیه خازن‌ها که به طور گسترده در رادیو، تلویزیون و سایر تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی استفاده می‌شد، اهمیت بسزایی داشت.

پس از مطالعه مطالب بالا درباره در اینجا بهترین فرصت است که  از نگاه دیگری به تاریخچه باتری بپردازیم.

باتری های روی کربن یا سلول های “خشک” سلول های گالوانیکی هستند که 140 سال است که به خوبی شناخته شده اند. امروزه دو نوع باتری روی کربنی مورد استفاده قرار می‌گیرند، سیستم‌های کلرید روی و سیستم‌های Leclanché (پیل لکلانژه نوعی باتری قدیمی به تاریخ اختراع 1860 توسط جورج لکلانژه دانشمند فرانسوی میباشد )  که یک منبع انرژی مقرون به صرفه را فراهم می‌کنند. از اولین آغاز در دهه 1860، سلول Leclanché از نظر تجاری موفق بود زیرا روی آند، دی اکسید منگنز طبیعی برای کاتد، و نمک کلرید آمونیوم برای الکترولیت به اندازه کافی در دسترس و ارزان بودند. فن آوری باتری کلرید روی بعد  ها در دهه 1960 توسعه یافت و با درک از کاربرد جداکننده های نازک پایدار، آب بندی های بهبود یافته ای ایجاد شد و کلرید روی به عنوان الکترولیت، عملکرد قابل ملاحظه ای را در کاربرد های تخلیه سنگین ( در آن دوره )  و نشت سلولی کمتر بهبود بخشید. هر دو نوع در بین باتری‌های اولیه در سراسر جهان پر مصرف‌ترین بودند ، اما در این روزها  استفاده از آنها در ایالات متحده و اروپا رو به کاهش است. به طور کلی، باتری روی کربن را می توان به خاطر  داشتن هزینه کم، در دسترس بودن مواد اولیه، آماده سازی ساده تر با قابلیت عملکرد قابل قبول برای بسیاری از کاربردها توصیف کرد .

اما در انتها این مطلب قابل ذکر است که در سال 1907 میلادی اداره استاندارد ایالات متحده مستندی را تنظیم نمود و از آن پس باتری ها بر اساس ابعاد به شکل امروزی طبقه بندی شدند که از آن جمله میتوان به باتری هایی همچون قلم ، نیم قلم , کتابی و … اشاره نمود.