Entwicklung von Batterien

Dem italienischen Physiker Alessandro Volta wird allgemein die Entwicklung der ersten bedienbaren Batterie zugeschrieben. Im Anschluss an die früheren Arbeiten seines Landsmannes Luigi Galvani führte Volta in den 1790er Jahren eine Reihe von Experimenten zu elektrochemischen Phänomenen durch. Um 1800 hatte er seine einfache Batterie gebaut, die später als „Voltaic“ bekannt wurde.“Diese Vorrichtung bestand aus abwechselnden Zink – und Silberscheiben, die durch Papier-oder Stoffschichten getrennt waren, die in einer Lösung aus Natriumhydroxid oder Sole getränkt waren., Experimente mit dem voltaischen Haufen führten schließlich dazu, dass Michael Faraday die quantitativen Gesetze der Elektrochemie ableitete (um 1834). Diese Gesetze, die die genaue Beziehung zwischen der Menge des Elektrodenmaterials und der gewünschten elektrischen Leistung herstellten, bildeten die Grundlage der modernen Batterietechnologie. Siehe auch Faradays Gesetze der Elektrolyse und Faradays Gesetz der Induktion.,

Verschiedene kommerziell bedeutende Primärzellen wurden nach Faradays theoretischem Beitrag hergestellt., Im Jahr 1836 führte John Frederic Daniell, ein britischer Chemiker, eine verbesserte Form von elektrischen Zellen ein, die aus Kupfer und Zink in Schwefelsäure bestehen. Die Daniell-Zelle war in der Lage, nachhaltige Ströme im Dauerbetrieb weitaus effizienter zu liefern als Voltas Gerät.

Weitere Fortschritte wurden 1839 vom britischen Physiker William Robert Grove mit seiner zweiflüssigen Primärzelle aus amalgamiertem Zink in verdünnter Schwefelsäure eingetaucht, wobei ein poröser Topf die Schwefelsäure von einer starken Salpetersäurelösung trennt, die eine Platinkathode enthält. Die Salpetersäure diente als Oxidationsmittel, das einen Spannungsverlust infolge einer Ansammlung von Wasserstoff an der Kathode verhinderte., Der deutsche Chemiker Robert Wilhelm Bunsen ersetzte in Hains Zelle kostengünstigen Kohlenstoff durch Platin und trug damit zu seiner breiten Akzeptanz bei.

1859 erfand Gaston Planté aus Frankreich eine Blei-Säure-Zelle, die erste praktische Speicherbatterie und der Vorläufer der modernen Autobatterie. Plantés Gerät konnte einen bemerkenswert großen Strom erzeugen, blieb aber fast zwei Jahrzehnte lang eine Neugierde im Labor.

Der Prototyp des Zink–Mangandioxid-Systems des französischen Ingenieurs Georges Leclanché ebnete den Weg für die Entwicklung der modernen Primärbatterie., Die ursprüngliche Version der Leclanché-Zelle war „nass“, da sie einen Elektrolyten hatte, der aus einer Ammoniumchloridlösung bestand. Die Idee, einen immobilisierten Elektrolyten einzusetzen, wurde schließlich in den späten 1880er Jahren eingeführt und startete die Trockenzellenindustrie, die bis heute floriert.

Die Erfindung alkalischer Elektrolytbatterien (insbesondere Speicherbatterien vom Nickel-Cadmium-und Nickel-Eisen-Typ) zwischen 1895 und 1905 lieferte Systeme, die eine wesentlich verbesserte Lebensdauer für kommerzielle Anwendungen bieten konnten. Die 1930er und 40er Jahre sahen die Entwicklung der Zink-Silberoxid–und Zink-Quecksilberoxid-Alkalibatterien, Systeme, die die bisher höchste bekannte Energie pro Gewichtseinheit und Volumen lieferten., Jahrhunderts haben Fortschritte in der Bautechnologie und die Verfügbarkeit neuer Materialien zu kleineren und dennoch leistungsstärkeren Batterien geführt, die für eine Vielzahl tragbarer Geräte geeignet sind. Vielleicht am bemerkenswertesten waren der Eintritt von Lithiumbatterien in den kommerziellen Markt und die Entwicklung von Nickel-Wasserstoff–und Nickel-Metallhydrid-Zellen für den Einsatz in Raumfahrzeugen, Computern, Mobiltelefonen und anderen Anwendungen.

Brooke Schumm