تاریخچه پیدایش باتری برقی

تاریخچه پیدایش باتری برقی

اختراع باتری، امکان ذخیره انرژی پتانسیل الکتریکی را برای انسان به ارمغان آورد. و او را از شر بسیاری از کارهای سخت خلاص کرد. کارهایی مثل هندل زدن ماشین، استفاده از سیم برای روشن نگه داشتن وسایل برقی و بسیاری موارد دیگر. تاریخچه پیدایش باتری برقی بسیار جالب است. باتری برقی از زمان اختراع آن تاکنون داستان‌های زیادی را پشت سر گذاشته.ما در این مقاله به توضیح تاریخچه باتری پرداخته‌ایم. با ما همراه باشید.

 

باتری چیست؟

در مقاله «باتری چگونه کار می‌کند؟» به طور کامل درمورد نحوه کار باتری صحبت کرده‌ایم. در این مطلب، به طور مختصر برایتان توضیح می‌دهیم که باتری چیست؟ و چگونه کار می‌کند.

باتری(battery)، شامل چند سلول است؛ که واکنش شیمیایی بین آن‌ها، باعث تولید جریان الکتریسیته می‌شود. سه جزء اصلی باتری، آند، کاتد و الکترولیت است.

آند: anode سر منفی باتری است

کاتد: cathod سر مثبت باتری است.

الکترولیت: یک ماده شیمیایی است که باعث واکنش بین کاتد و آند می‌شود. مثل گرافیت.

 

باتری چگونه انرژی برق تولید می‌کند؟

باتری چگونه انرژی برق تولید می‌کند؟

برای اینکه تاریخچه باتری را برایتان توضیح دهیم، ابتدا باید بدانید که باتری چگونه جریان الکتریسیته تولید می‌کند. در باتری، وقتی الکترولیت و آند واکنش می‌دهند، الکترون‌ها در مدار  به سمت کاتد جریان پیدا می‌کنند. و همین حرکت الکترون‌ها از آند به کاتد، باعث جریان یافتن الکتریسیته می‌شود.

 

 

تاریخچه باتری: انواع باتری

باتری‌ها دودسته‌اند. باتری اولیه و باتری ثانویه. باتری اولیه یکبار مصرف است. یعنی بعد از اینکه مواد موجود در کاتد و آند تمام شد، باتری اصطلاحأ می‌میرد. اما باتری‌های ثانویه به صورت شارژی هستند. در ادامه تاریخچه باتری، به معرفی انواع باتری برقی اختراع شده تا زمان حاضر می‌پردازیم.

 

تاریخچه باتری: معنی واژه باتری

واژه باتری، از نظر تاریخی برای توصیف مجموعه ای از اشیا مشابه به کار می‌رود. که عملکرد خاصی را انجام می‌دهند. واژه باتری اولین بار توسط بنجامین فرانکلین(Benjamin Franklin)، به کار برده شد. او برای دسته‌ای خازن که برای آزمایشی به هم متصل شده بودند، این نام را استفاده کرد. به همین دلیل سلول‌های الکتروشیمیایی متصل به هم که نیروی الکتریسیته تولید می‌کنند، باتری نام گرفت.

 

 

اولین وسیله ذخیره بار استاتیک

شیشه لیدن

اوالد فن کلایست (Paul Ludwig Ewald von Kleist)، در سال 1744 شیشه‌ای ساخت که دیواره داخلی و خارجی آن را با فویل فلزی پوشانده بود. این شیشه، بار استاتیک (الکتریسیته ساکن) را ذخیره می‌کرد. هر چند در آن زمان او و همکارانش هنوز ماهیت جریان الکتریکی و کاری که کرده بودند را نمی‌دانستند. اما ما امروزه می‌دانیم که ذخیره بار استاتیک در شیشه لیدن، به این دلیل بوده که فویل فلزی، شبیه خازن الکتریکی عمل می‌کند.

 

 

تاریخچه باتری: پیل ولتا

تاریخچه باتری: پیل ولتا

باتری به طور اتفاقی و در هنگام کالبدشکافی قورباغه، توسط آلساندرو ولتا (Alessandro Volta) کشف شد. ماجرای این اختراع جالب را در مقاله زندگینامه مخترع باتری برقی بخوانید.

آلساندرو ولتا، نتیجه تحقیقات فراوان خود را اینگونه بیان کرد: « برخی مواد شیمیایی باعث می‌شوند که دو فلز مختلف بتوانند اختلاف پتانسیل الکتریکی به وجود آورند». او اولین باتری را به نام پیل ولتایی، در سال 1791 ساخت. اما این باتری دو مشکل بزرگ داشت و به مرحله تولید نرسید.

  • وزن بالای صفحات مسی که باعث نشست الکترولیت می‌شد.
  • طول عمر بسیار کوتاه آن، به دلیل تخریب روی به وسیله ناخالصی‌ها و تشکیل حباب هیدروژن روی مس.

 

حل مشکلات پیل ولتا

مشکل اول را ویلیام کرویک شانگ (William Cruickshank) در سال 1802 و با افقی ساختن باتری حل کرد. این کار کرویک شانک، باعث اولین تولید انبوه باتری درجهان شد. باتری‌هایی شبیه به باتری‌های معمولی که هنوز هم استفاده می‌کنیم.

و مشکل دوم توسط ویلیام استورجن (William Sturgeon) حل شد. او متوجه شد که با تقویت روی به وسیله جیوه، روی دیگر تخریب نمی‌شود.

بعد از آن‌ها و در سال 1836، جان فردریک دانیل (John Frederic Daniell)، شیمیدان انگلیسی باتری ساخت که یک الکترولیت ثانویه داشت. و نسبت به باتری‌های قبلی انرژی و جریان ثابت‌تری تولید می‌کرد. این اکترولیت ثانویه مانع از تشکیل حباب هیدروژن روی مس می‌شد. باتری دانیل که به اسم سلول دانیل شهرت گرفت، برای گشترش شبکه‌های تلگراف بسیار سودمند بود؛ و مورد استقبال قرار گرفت.

تا 200 سال بعد، دانشمندان همچنان سعی بر رفع دو مشکل پیل ولتایی و بهبود عملکرد باتری داشتند.

 

 

باتری های قابل شارژ

تاریخچه باتری: پیل پلانته

تاریخچه باتری: پیل پلانته

سال‌ها بعد از اختراع باتری، و در سال 1859، باتری قابل شارژ کشف شد. فیزیکدانی به نام گاستون پلانته (Gaston Planté)، نخستین باتری سرب اسید جهان را ساخت. در این باتری با معکوس کردن جریان الکتریکی، مواد شیمیایی داخل باتری به حالت اول برمی‌گشتند. و باتری مثل روز اول دوباره قابل استفاده می‌شد. باتری که او ساخت، به پیل پلانته معروف و باعث شروع اختراع باتری‌های شارژی شد.

در سال 1881، یک مهندس شیمی به نام کمیل آلفونس فاور، ساختار بهتری برای پیل پلانته ساخت. و مشکلات پیل پلانته حل کرد. باتری ساخته شده توسط فاور به تولید انبوه رسید.

 

تاریخچه باتری: باتری خشک

الکترولیت باتری‌ها تا اواخر قرن 1800 میلادی، به صورت مایع بود. مایع بودن الکترولیت جابه جایی و استفاده از باتری را سخت و کمی خطرناک می‌کرد. اما در اواخر قرن 1800، جورجز لکلانشه (Georges Leclanché)، با ساخت باتری که ترکیبات شیمیایی متفاوتی داشت، توانست فکر ساخت باتری خشک را در سرها بپروراند.

باتری روی کربن

بعد از او کارل گاسنر (Carl Gassner)، باتری شارژی با سلول خشک را ساخت. او با چسباندن آمونیوم کلرید و گچ پاریس الکترولیت خشک ساخت. باتری خشکی که گاسنر ساخت، به باتری روی کربن معروف است و تا اواخر 1950 هم بسیار مورد استفاده قرا می‌گرفت.

باتری خشک آلکالاین

در همین سال‌ها شرکت یونیون کارباید (Union Carbide)، توانست باتری خشک آلکالاین بسازد. این باتری خشک عمر بسیار بیشتری نسبت به باتری خشک روی-کربن داشت. چیزی نگذشت که باتری‌های آلکالاین به محبوبیت بالایی رسید، و به رتبه اول بازار رسید.

 

تاریخچه باتری: باتری نیکل هیدروژن

تاریخچه باتری: باتری نیکل هیدروژن

در دهه 1970 بود که شرکت مخابراتی کامست، از باتری شارژی نیکل-هیدوژن در ماهواره‌های ارتباطی استفاده کرد. باتری نیکل-هیدروژن، با ذخیره فشرده گاز هیدروژن کار می‌کند. و هنوز هم بسیاری از ماهواره‌های دست ساز ایستگاه فضایی، از این باتری استفاده می‌کنند.

 

تاریخچه باتری: باتری نیکل هیدرید فلز

تاریخچه باتری: باتری نیکل هیدرید فلزباتری نیکل هیدرید فلز

حدود ده سال بعد و در اواخر دهه 1980، باتری نیکل-هیدرید فلز (NiMH) وارد بازار شد. باتری شارژی NiMH کوچک‌تر و ارزان‌تر از باتری شارژی نیکل-هیدروژن بودند.

 

تاریخچه باتری: باتری لیتیوم یون

تاریخچه باتری: باتری لیتیوم یون

و اما در سال 1985 باتری شارژی لیتیوم-یون توسط شرکت آساهی (Asahi)، تولید شد. این باتری انقلابی در صنعت باتری سازیست. شش سال بعد، شرکت سونی باتری لیتیوم یون را به تولید انبوه رسانده، و روانه بازار کرد.

باتری لیتیوم پلیمر

کمی بعد نوعی دیگر از باتری لیتیوم یون به نام باتری لیتیوم پلیمر عرضه شد. باتری لیتیوم پلیمر همان باتری لیتیوم یون است؛ که داخل محفظه پلیمری منعطفی قرار دارد. در مقاله مقایسه باتری لیتیوم پلیمری و لیتیوم یونی، درباره تفاوت‌های این دو باتری مفصل توضیح داده‌ایم.

در سال‌های اخیر و با ورود فناوری نانو به صنعت باتری سازی، باتری‌های قابل شارژ بسیار ایمن و با عمر بالایی ساخته شده است. پیشنهاد می‌کنم مقاله «نانو باتری‌ها چه هستند و چه کاربردی دارند؟» را از دست ندهید.

استفاده از باتری‌های قابل شارژ امکان ذخیره انرژی الکتریکی بیشتر، مفیدتر و کم خطرتری در اختیار این صنایع قرار داد.

 

 

اولین استفاده‌های بزرگ و عمومی از باتری

در تاریخچه باتری، اولین استفاده عمومی از باتری، مربوط به روشنایی چراغ‌های خیابان برلین آلمان (1882)، روشنایی نمایشگاهی در شیکاگو با 250 هزار لامپ (1893) و روشنایی پلی روی رودخانه سین پاریس (1900) بوده است. این‌ها اولین مناظرعمومی بودند که چراغ‌هایش به وسیله باتری روشن شد.

 

 

کلام آخر

تاریخچه باتری هنوز ادامه دارد. با پیشرفت باتری، استفاده از آن باعث تحقق بسیاری از اختراعات در صنایع مختلفی مثل صنعت هوا فضا شد. امروزه باتری‌های اسید سرب و لیتیوم یون پر مصرف ترین باتری‌ها هستند.

از سال 1791 که باتری برقی اختراع شد، تاکنون باتری‌های زیادی با ترکیبات شیمیایی مختلف و متنوعی اختراع و تولید شده است. اما همه آن‌ها کاربردی نبودند. در این مقاله به معرفی تاریخچه باتری هایی پرداختیم که به تولید انبوه رسیدند.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اسکرول به بالا