تاريخ تطور البطاريات

في عام 1746، اخترع ماسون بروك من جامعة لايدن في هولندا "زجاجة لايدن" لتجميع الشحنات الكهربائية. ولأنه رأى الكهرباء التي حصل عليها بشق الأنفس تختفي تدريجياً في الهواء، أراد إيجاد طريقة للحفاظ عليها. وفي أحد الأيام، قام بتعليق ماسورة بندقية في الهواء، وربط محركًا كهربائيًا بالبرميل، وسحب سلكًا نحاسيًا من البرميل، وغمره في قنينة زجاجية تحتوي على ماء. كان لديه مساعد يمسك الزجاجة بيد واحدة، بينما قام ماسون بروك بهز المحرك بقوة على الجانب. في هذه اللحظة، اصطدم مساعده بطريق الخطأ بيده الأخرى في ماسورة البندقية، فشعر فجأة بصدمة كهربائية قوية وصرخ. ثم تبادل ماسون بروك مع مساعده وطلب منه تشغيل المحرك. كان يحمل زجاجة ماء بيد واحدة ويلمس ماسورة البندقية باليد الأخرى.
في عام 1780، قام عالم التشريح الإيطالي لويجي جالفاني، أثناء قيامه بتشريح ضفدع، بلمس فخذ الضفدع عن طريق الخطأ بأدوات معدنية مختلفة في كلتا يديه. ارتعشت عضلات ساق الضفدع على الفور، كما لو تم تحفيزها بواسطة تيار كهربائي. ومع ذلك، إذا تم استخدام نوع واحد فقط من الأدوات المعدنية للمس الضفدع، فلن يكون هناك مثل هذا التفاعل. ويرى جالفاني أن هذه الظاهرة حدثت بسبب نوع من الكهرباء المنتجة داخل جسم الحيوان، والتي أطلق عليها اسم "الكهرباء الحيوية".
وقد أثار اكتشاف جالفاني اهتماما كبيرا بين الفيزيائيين الذين تنافسوا على تكرار تجارب جالفاني في محاولة لإيجاد طريقة لتوليد الكهرباء. اعتقد الفيزيائي الإيطالي فولتا، بعد تجارب متعددة، أن نظرية جالفاني عن "الكهرباء الحيوية" لم تكن صحيحة، وأن السبب وراء قدرة عضلة الضفدع على توليد الكهرباء ربما يرجع إلى عمل بعض السوائل في العضلات. ولإثبات وجهة نظره، قام فولت بغمر لوحين معدنيين مختلفين في محاليل مختلفة لإجراء التجارب. وقد وجد أنه طالما أن إحدى هاتين الصفائح المعدنية تخضع لتفاعل كيميائي مع المحلول، فيمكن توليد تيار كهربائي بين الصفائح المعدنية.
وفي عام 1799، قام الفيزيائي الإيطالي فولتا بغمر لوح من الزنك وصفيحة من الصفيح في المياه المالحة، واكتشف وجود تيار كهربائي يمر عبر السلك الذي يربط بين المعدنين. فوضع قطعة قماش أو ورقة مبللة بالماء المالح بين عدة صفائح من الزنك والفضة ورصها بشكل مسطح. عند لمس كلا الطرفين بيديك، ستشعر بتحفيز كهربائي قوي. نجح فولت في إنشاء أول بطارية في العالم باستخدام هذه الطريقة - "Volt Stack". إن "مكدس الفولت" هذا هو في الواقع عبارة عن حزمة بطارية متصلة بسلسلة. وأصبح مصدر الطاقة للتجارب الكهربائية المبكرة وآلات التلغراف.
في عام 1836، أجرى دانيال الإنجليزي تحسينات على "مكدس الفولت". استخدم حمض الكبريتيك المخفف كإلكتروليت لحل مشكلة استقطاب البطارية وابتكر أول بطارية من نحاس الزنك غير المستقطب يمكنها الحفاظ على تيار متوازن. ومنذ ذلك الحين، واجهت جميع هذه البطاريات مشكلة انخفاض الجهد الكهربائي مع الاستخدام لفترة طويلة.
عندما ينخفض ​​جهد البطارية بعد فترة من الاستخدام، يمكن تطبيق تيار عكسي عليها لاستعادة جهد البطارية. ولأن هذا النوع من البطاريات يمكن شحنه وإعادة استخدامه، فإنه يطلق عليه اسم "البطارية".
في عام 1860، اخترع جورج ليكلانش من فرنسا أيضًا مقدمة بطارية الزنك الكربوني المستخدمة على نطاق واسع. القطب السالب الخاص به عبارة عن قضيب من سبائك الزنك والزئبق (القطب السالب لبطارية الزنك فولت النموذجية، والتي ثبت أنها واحدة من أفضل المعادن لصنع الأقطاب الكهربائية السالبة)، في حين أن القطب الموجب هو كوب مسامي يحتوي على خليط من ثاني أكسيد المنغنيز والكربون المسحوق. يتم إدخال قضيب الكربون في هذا الخليط كمجمع تيار. يتم غمر كل من قضيب القطب السالب وكوب القطب الموجب في محلول كلوريد الأمونيوم باعتباره المنحل بالكهرباء. ويسمى هذا النظام "البطارية الرطبة". كانت البطاريات التي تصنعها شركة لكزس بسيطة ولكنها رخيصة الثمن، لذلك لم يتم استبدالها بـ "بطاريات جافة" محسنة حتى عام 1880. وتم تحسين القطب السالب إلى علبة زنك (أي الغلاف الخارجي للبطارية)، ويصبح الإلكتروليت بدلاً من ذلك معجونًا. من السائل، وهو في الأساس ما نعرفه باسم بطاريات الزنك الكربوني.
في عام 1887، اخترع رجل إنجليزي يدعى هيلرسون أول بطارية جافة. إن الإلكتروليت الموجود في البطاريات الجافة عبارة عن مادة تشبه المعجون ولا تتسرب ويسهل حملها، وبالتالي فقد تم استخدامها على نطاق واسع.
في عام 1890، اخترع توماس إديسون بطاريات النيكل الحديد القابلة لإعادة الشحن.