Close

Ena izmed najpomembnejših odkritij zadnjih 400 let je gotovo elektrika. Seveda se vprašamo, je elektrika res tako dolgo že med nami? Odgovor je DA, morda še nekoliko dlje, le praktična uporaba je omojena na pozno leto 1800, z določenimi omejitvami na začetku. Ena večjih sprememb, vrednih pozornosti širše množice je bila osvetljava Wolrd Columbia Exposition v Chicagu s kar 250000 žarnicami ter osvetlitev mosta prek Sene leta 1900 na svetovnem sejmu v Parizu.

Ob izgradnji železnice leta 1936 blizu Baghdada so delavci odkrili prastaro baterijo, znano kot Parthian Battery. Najden objekt je datiral nazaj k dobi stari prek 2000 let. Baterija je bila sestavljena iz posode v kateri je bila kisla vsebina - ekstrakt v kateri je bil vstavljen pozitivni in negativni terminal ter železna paličica. Ob vlitju elektrolita je posoda proizvajala 1.1 do 2V napetosti.

 

Ena izmed novejših metod nastajanja in ohranjanja napetosti je nastala prek proizvajanja statičnega naboja. Otto von Guericke je izdelal električno napravo z uporabo velike žveplene okrogline, katera je ob premikanju in trenju privlačila manjše koščke papirja in perja. Guericke je uspel dokazati da so nastale iskre električni naboj v naravnem smislu.

Prva praktična uporaba statične elektrike je poznana kot "električna pištola", katero je izumil Alessandro Volta (1745-1827). Železna žica podprta z lesenimi podporniki je bila spojena z kozarcem polnim plinov metanola. Za nastanek dogodka napetosti je bila prek žice poslana iskra katera je sprožila detonacijo v pištoli. Kominikacijski link ni bil nikoli zgrajen.

Volta je leta 1800 odkril da določene tekočine generirajo kontiuiran tok električne moči, če se uporabijo kot prevodnik.Kasneje je odkril da napetost narašča ko voltaične celice namesti eno na drugo. Slika prikazuje primer serijske povezave.

 

Kovine v bateriji imajo različne električne lastnosti. Volta je opazil da se napetostni potencial z različnimi substancami jača čim so dlje razmaknjeni en od drugega. Prva številka pomeni afiniteto za privabljanje elektronov, druga pa standardni potencial iz začetka oksidacijske faze.

CINK = 1.6 / -0.76 V
SVINEC = 1.9 / -0.13 V
TINOL = 1.8 / -1.07 V
ŽELEZO = 1.8 / -0.04 V
BAKER = 1.9 / 0.159 V
SREBRO = 1.9 / 1.98 V
ZLATO = 2.4 / 1.83 V
KARBON = 2.5 / 0.13 V

Materiali določajo baterijsko napetost, ločeni so bili z vlažnim papirjem namočenim v slano vodo.

Istega leta je Volta objavil odkritje zaporednega izvora električne napetosti. Nič več niso bili ekperimenti vezani na kratek čas isker in nekasekundnih poizkusov. Neskončen tok električnega toka se je takrat prvič pojavil kot možnost in realnost.

Francija je bila ena prvih nacij ki so uradno priznale tovrstno odkritje. V tistem času  je Francija postajala znanstveno napredna in nove ideje so bile dobrodošle ter politično podprte. Z nagovorom Francoskega Inštituta Francija je Volta dosegel večji preboj in širitev svojega znanja.

Slika prikazuje Voltin eksperiment na Francoskem Inštitutu

Leta 1800 je Sir Humphry Davy, izumitelj varnosne svetilke za rudarje pričel s testiranjem kemičnih efektov na električno napetosti in odkril da do razpada pride ko pošlje električni tok prek kemičnih substanc. Ta proces so kasneje poimenovali elektroliza. Ustvaril je nova odkritja z vgradnjo svetovno največje in najmočnejše električne baterije na oboke Inštituta v Londonu (Royal Institution of London). S priklopom baterije na elektrode je proizvedel prvo električno luč.

Leta 1802 je William Cruickshank izdelal prvo električno baterijo za masovno proizvodnjo. Kvadratne liste bakra je postavil skupaj z enako velikimi listi cinka. Ti listi so bili postavljeni v dolgo leseno škatlo in spojeni skupaj. Utori v škatli so držali metalne plate na svojem mestu, škatla pa je bila napolnjena z elektrolitom, razredčeno kislino ali slanico. Tovsten način proizvodnje je še danes uporabljan v mokrih svinčenih kislinskih akumulatorjih.

Slika prikazuje proizvodnjo delavnico Williama Cruickshanka.


Nastanek prve polnilne baterije.

leta 1836 je John F. Daniell, Angleški kemik, izdelal in izpopolnil baterijo ki je proizvajala stabilnejši tok kot naprave do takrat. Do tega časa so bile baterije  primarne, in niso bile namenjene ponovnemu polnjenju. Leta 1859 je Francoski fizik Gaston Plante izumil prvo polnilno baterijo. Onovana je bila na svinčeno kislinski bateriji, na sistemu ki je v uporabi še danes.

Leta 1899 je Švedski izumitelj Waldmar Jungner izumil Nikelj Kadmijevo baterijo (Ni-Cd), kjer je nikelj uporabil kot pozitivno elektrodo in kadmij kot negativni pol (anioda). VIsoki stroški materiala v primerjavi s svincem so njegove raziskave nekoliko omejili, dve leti kasneje pa je Thomas Edison proizvedel alternativni dizajn z zamenjavo kadmija z železom. Nizka specifična energija, slabe zmogljivosti pri nizkih temperaturah in visoko samoizpraznjenje so uspeh nikelj železovih baterij omejili. Šele leta 1932 sta Shlecht in Ackermann uspela doseči visoke polnilne tokove in izboljšano trajnost Ni-Cd baterij z izumom sintranih plošč. Leta 1947 je Georg Neumann uspel kakovostno zatesniti proizvod in ustvariti stabilno baterijsko celico.

Mnogo let je bila Ni-Cd baterija edina polnilna baterija primerna za prenosne aplikacije. Leta 1990 so okoljevarstveniki v Evropi postajali zaskrbljeni zaradi nevarnosti Ni-Cd baterij do okolja, v kolikor te niso pravilno odvržene. Pričeli so z omejevanjem tovrstne kemije in s prošnjami proizvajalcem po prestopu proizvodnih tehnologij k Ni-Mh tehnologiji. Tovrstna tehnologija je v oziru na okolje neprimerno prijaznejša. Mnogi predvidevajo da bo Ni-Mh baterije kmalu izpodrinila nova Li-Ion tehnologija ki je vedno bolj v ospredju.

Večina današnjih sodobnih raziskav je namenjenih izboljšavam baterij vezanih na Litij. Poleg prenosnih telefonov, prenosnih računalnikov, digitalnih kamer, orodij in medicinskih naprav je Li-ion v ospredju tudi v električnih vozilih. Li-Ion baterije imajo nešteto prednosti, najočitnejša je vsekakor specifična energija, preprosto polnjenje (ob pravilnem balansiranju celic v vezavi) ter nizka stopnja vzdrževanja.


Close