Isidor Buchmann, Cadex Electronics, Inc
baterie, astăzi necesitate tehnologică, este rezultatul a 400 de ani de efort științific.una dintre cele mai remarcabile și inedite Descoperiri din ultimii 400 de ani este electricitatea. Se poate întreba: „a existat electricitate atât de mult timp?”Răspunsul este da și poate mult mai lung, dar utilizarea practică a energiei electrice a fost la dispoziția noastră doar de la mijlocul până la sfârșitul anilor 1800., Una dintre primele atracții electrice care au câștigat atenția publicului a fost un pod iluminat electric peste râul Sena în timpul Târgului Mondial din Paris din 1900.utilizarea energiei electrice poate merge înapoi mult mai departe. În timp ce construiau o nouă cale ferată în 1936 lângă Bagdad, muncitorii au descoperit ceea ce părea a fi o baterie preistorică. Descoperirea a fost cunoscută sub numele de bateria Bagdad sau Parthian (vezi Figura 1) și se credea că are 2000 de ani, datând din perioada Parthian . Bateria consta dintr-un borcan de lut umplut cu oțet., O tijă de fier înconjurată de un cilindru de cupru a pătruns în lichid și a produs 1,1 până la 2 V de energie electrică.nu toți oamenii de știință acceptă bateria Parthiană ca fiind o sursă de energie, deoarece aplicația nu este cunoscută. Este posibil ca bateria să fie utilizată pentru galvanizarea unui strat de aur sau a altor metale prețioase pe o suprafață. Se spune că egiptenii au antimoniu galvanizat pe cupru în urmă cu peste 4300 de ani.cea mai veche metodă de generare a energiei electrice a fost prin inducerea unei încărcări statice într-o anumită substanță., În 1660, Otto von Guericke (1602-1686) a construit prima mașină electrică constând dintr-o mare de sulf glob care, atunci când frecat și se întoarse, a atras pene și bucăți mici de hârtie. Guericke a reușit să demonstreze că scânteile generate erau de natură electrică. Prima utilizare practică a electricității statice a fost „pistolul electric”, inventat de Alessandro Volta (1745-1827). Un fir electric a fost plasat într-un borcan umplut cu gaz metan. Când o scânteie electrică a fost trimisă prin fir, borcanul ar exploda.,Volta (vezi Figura 2) s-a gândit apoi să folosească această invenție pentru a furniza comunicații pe distanțe lungi, deși doar un bit Boolean. Un fir de fier susținut de stâlpi de lemn urma să fie înșirat de la Como la Milano, Italia. La capătul de primire, firul se va termina într-un borcan umplut cu gaz metan. Pentru a semnala un eveniment codat, o scânteie electrică ar fi trimisă de fir pentru a detona pistolul electric. Această legătură de comunicații nu a fost niciodată construită.,
În 1791, în timp ce lucra la Universitatea din Bologna, Luigi Galvani (1737-1798) a descoperit că mușchiul unei broaște contractat atunci când atins de diferite obiecte metalice. Acest fenomen a devenit cunoscut sub numele de” electricitate animală ” — un termen greșit, așa cum sa dovedit mai târziu. Determinat de aceste experimente, Volta a inițiat o serie de experimente folosind metale diferite. A încercat să combine zinc, plumb, staniu sau fier ca plăci pozitive și cupru, argint, aur sau grafit ca plăci negative.,Volta a descoperit în 1800 că anumite fluide ar genera un flux continuu de energie electrică atunci când sunt combinate cu o pereche de metale diferite. Această descoperire a dus la inventarea primei celule voltaice, mai cunoscută sub numele de baterie. Volta a descoperit în continuare că tensiunea va crește atunci când celulele voltaice au fost stivuite una peste alta. Figura 3 ilustrează o astfel de conexiune serială.în același an, Volta a lansat descoperirea unei surse continue de energie electrică pentru Societatea Regală., Nu mai erau experimente limitate la o scurtă expunere de scântei care a durat o fracțiune de secundă. Un flux aparent nesfârșit de curent electric era acum disponibil.Franța a fost una dintre primele națiuni care au recunoscut oficial descoperirile lui Volta. Franța se apropia de înălțimea progreselor științifice, iar ideile noi au fost întâmpinate cu brațele deschise. Prin invitație, Volta s-a adresat Institutului Franței într-o serie de prelegeri la care Napoleon Bonaparte a fost prezent ca membru (vezi Figura 4)., Napoleon a ajutat la experimente, a scos scântei din baterie, a topit un fir de oțel, a descărcat un pistol electric și a descompus apa în elementele sale.după experimentele de succes ale lui Galvani și descoperirea celulei voltaice, interesul pentru electricitatea galvanică a devenit larg răspândit. Sir Humphry Davy (1778-1829), inventatorul lămpii de siguranță a minerului, a făcut noi descoperiri când a instalat cea mai mare și mai puternică baterie electrică în bolțile instituției Regale. El a conectat bateria la electrozi de cărbune și a produs prima lumină electrică., Martorii au raportat că lampa sa cu arc voltaic a produs „cel mai strălucitor arc ascendent de lumină văzut vreodată.Davy a început să testeze efectele chimice ale electricității în 1800 și în curând a constatat că, prin trecerea curentului electric prin unele substanțe, a avut loc descompunerea, un proces numit mai târziu electroliză. Tensiunea generată a fost direct legată de reactivitatea electrolitului cu metalul. Davy a înțeles că acțiunile de electroliză și celula voltaică erau aceleași.,în 1802, Dr. William Cruickshank a proiectat prima baterie electrică capabilă să fie produsă în masă. Cruickshank aranjate foi pătrate de cupru cu dimensiuni egale de foi de zinc. Aceste foi au fost plasate într-o cutie lungă de lemn dreptunghiulară și lipite împreună. Canelurile din cutie au ținut plăcile metalice în poziție. Cutia sigilată a fost apoi umplută cu un electrolit de saramură sau cu acid udat, asemănându-se cu bateria inundată care este încă la noi astăzi (vezi Figura 5).
baterie reîncărcabilă
în 1836 John F., Daniell, un chimist englez, a dezvoltat o baterie îmbunătățită care a produs un curent mai stabil decât dispozitivul lui Volta. Până atunci, toate bateriile erau primare, ceea ce înseamnă că nu puteau fi reîncărcate. În 1859, medicul francez Gaston Planté a inventat prima baterie reîncărcabilă. Sa bazat pe plumb și acid, un sistem care este încă folosit astăzi.
În 1899, Waldmar Jungner din Suedia a inventat nichel-acumulator de cadmiu (NiCd), care a folosit nichel pentru electrodul pozitiv și cadmiu pentru negativ., Doi ani mai târziu, Thomas Edison a produs un design alternativ prin înlocuirea cadmiului cu fier. Costurile ridicate ale materialelor în comparație cu celulele uscate sau sistemele cu plumb acid au limitat aplicațiile practice ale bateriilor nichel-cadmiu și nichel-fier. Nu înainte ca Shlecht și Ackermann să obțină îmbunătățiri majore prin inventarea plăcii de poli sinterizate în 1932, NiCd a câștigat o nouă atenție . Acest lucru a dus la curenți de sarcină mai mari și longevitate îmbunătățită. Descoperirea a venit în 1947, când Neumann a reușit să sigileze complet celula nichel-cadmiu.,
în anii 1980 și 1990, atenția a fost asupra chimiilor pe bază de nichel. Preocupat de contaminarea mediului dacă NiCd a fost eliminat nepăsător, unele țări europene au început să restricționeze această chimie și au cerut industriei să treacă la hidrura de nichel metalic (NiMH). Mulți spun că NiMH este un pas intermediar către litiu-ion (Li-ion) și acest lucru poate fi adevărat. O mare parte din cercetare se concentrează pe îmbunătățirea bateriilor litiu-ion. Pe lângă alimentarea telefoanelor celulare, laptopurilor, camerelor digitale, instrumentelor și Dispozitivelor Medicale, Li-ion este, de asemenea, un candidat pentru vehicule., Li-ion are o serie de beneficii, inclusiv o densitate energetică mai mare, este mai ușor de încărcat și nu are probleme de întreținere, spre deosebire de bateriile pe bază de nichel. Nici Li-ion nu suferă de sulfație care este comună cu sistemele bazate pe plumb.electricitatea prin Magnetism electricitatea prin magnetism, o metodă alternativă de generare a electricității pe lângă încărcarea statică și bateria, a venit relativ târziu. În 1820, André-Marie Ampère (1775-1836) a observat că firele care transportau un curent electric erau uneori atrase și alteori respinse unul de celălalt., În 1831, Michael Faraday (1791-1867) a demonstrat cum un disc de cupru furnizate de un flux constant de energie electrică în timp ce gravitează într-un câmp magnetic puternic. Faraday, asistarea Davy și echipa sa de cercetare, a reușit să genereze o forță electrică fără sfârșit, atâta timp cât mișcarea dintre o bobină și magnet a continuat. Acest lucru a dus la inventarea generatorului electric și apoi a motorului electric. La scurt timp după aceea, s-au dezvoltat transformatoare care ar putea converti curentul alternativ (ac) la orice tensiune dorită., În 1833, Faraday a pus bazele electrochimiei prin publicarea legilor sale de electroliză.odată ce relația cu magnetismul a fost descoperită la mijlocul anilor 1800, generatoarele mari au început să producă un flux constant de energie electrică. Au urmat motoare care au permis mișcarea mecanică și becul Edison părea să cucerească întunericul. Tehnologia trifazată AC dezvoltată de Nikola Tesla (1857-1943) a permis liniilor de transmisie să transporte energie electrică pe distanțe mari. Astfel, energia electrică a fost pusă la dispoziția umanității pentru a îmbunătăți calitatea generală a vieții.,invenția tubului electronic de vid la începutul anilor 1900 a fost următorul pas semnificativ către tehnologia înaltă, permițând dezvoltarea oscilatoarelor de frecvență, amplificărilor semnalului și comutării digitale. Acest lucru a dus la difuzarea radio în anii 1920 și la primul computer digital numit ENIAC în 1946. Descoperirea tranzistorului în 1947 a deschis calea către circuitul integrat 10 ani mai târziu. Microprocesorul a inaugurat epoca informației și a revoluționat modul în care trăim astăzi.,umanitatea depinde de electricitate și, odată cu mobilitatea crescută, oamenii se îndreaptă din ce în ce mai mult spre stocarea portabilă a energiei — mai întâi pentru aplicațiile pe roți, apoi portabilitatea și, în final, utilizarea Purtabilă. Oricât de incomode și de nesigure ar fi fost bateriile timpurii, generațiile viitoare ar putea privi tehnologiile de astăzi ca pe niște experimente stângace.istoricul dezvoltării bateriei.,1791 Luigi Galvani (Italia) descoperirea „electricității animale”
1800 Alessandro Volta (Italia) invenția celulei voltaice
(discuri de zinc și cupru)
1802 William Cruickshank (Marea Britanie) prima baterie electrică capabilă
de producție în masă
1820 André Marie Ampère (Franța) electricitate prin magnetism
1833 Michael Faraday (Marea Britanie) anunțarea legilor lui Faraday
1836 John F., sigilarea
nichel-cadmiu baterii
1949 Lew Uir, Eveready Baterie (statele UNITE ale americii) Invenția alcalin-mangan
baterie
1970 efort de Grup, de Dezvoltare a supapei reglementate
acumulator plumb-acid,
1990 efort de Grup Comercializarea de nichel-metal
nimh baterie
1991 Sony (Japonia) Comercializarea
baterie litiu-ion,
1996 Moli de Energie (Canada) Introducerea de Li-ion
cu mangan catod
2005 Valence, A123 Sistem (SUA) Introducerea de Li-ion cu
fosfat catod
Ilustrații de Cadex Electronics Inc.,
Isidor Buchmann este fondatorul și CEO al Cadex Electronics Inc, o companie Canadiană specializată în proiectarea și fabricarea de baterii avansate instrumente de testare. El a studiat comportamentul bateriilor reîncărcabile în aplicații practice, de zi cu zi timp de două decenii. Ca autor premiat al multor articole și cărți pe această temă, Domnul Buchmann a livrat lucrări tehnice legate de baterii în întreaga lume. Puteți găsi mai multe informații despre baterie la Cadex ‘ s battery university. Isidor poate fi contactat la 22000 Fraserwood Way, Richmond, BC V6W 1J6, Canada.