Wann wurde die Batterie erfunden?

Wann wurde die Batterie erfunden?

Eine der wichtigsten Entdeckungen der vergangenen 400 Jahre war die Elektrizität. Nun werden Sie vielleicht sagen: „Gibt es denn die Elektrizität schon so lange?“ Ja, und wahrscheinlich noch viel länger. Die Nutzung der elektrischen Energie begann jedoch erst im späten 19. Jahrhundert.

Zuerst wurde elektrische Energie durch statische Aufladung erzeugt. Alessandro Volta (1745-1827) erfand die sogenannte elektrische Pistole, bei der eine elektrische Energie über einen leitenden Draht in einen mit Methangas gefüllten Glasbehälter geleitet wurde: Der Behälter explodierte auf Befehl.

Nun wollte Volta diese Erfindung für die Telekommunikation nutzen, wenn auch nur über eine kurze Distanz. Er hatte vor, einen Eisendraht auf Holzpfählen von Como nach Mailand zu verlegen. Der Draht sollte auf der Empfangsseite wieder in einem mit Methangas gefüllten Glasbehälter enden. Auf Kommando würde ein über den Draht gespannter elektrische Energie einen Funke auslösen und eine Explosion verursachen und den Eintritt eines bestimmten Ereignisses signalisieren. Doch diese Leitung wurde niemals verlegt.

Die nächste Stufe der Erzeugung elektrischer Energie war die Elektrolyse. Volta hatte 1800 herausgefunden, dass ein steter elektrischen Kraftfluß durch eine chemische Reaktion möglich war, die durch  zwei Metalle erzeugt wurde, wenn diese in eine bestimmte leitende Flüssigkeit getaucht wurden. Volta entdeckte zudem, dass die elektrische Spannung durch Hintereinanderschalten dieser „Voltaischen Elemente“ erhöht werden konnte. Das führte zur Erfindung der Batterie. Jetzt waren die Experimente nicht mehr auf einen Funken beschränkt, der nur einen Bruchteil einer Sekunde andauerte, sondern es stand ein scheinbar endloser elektrischer Strom zur Verfügung.

Zu dieser Zeit erlebte Frankreich eine Blütezeit der Wissenschaft, in der neue Ideen mit offenen Armen empfangen wurden, um sie für politische Zwecke zu nutzen. So wurde Volta vom Französischen Institut eingeladen, Vorlesungen abzuhalten, denen auch Napoleon Bonaparte beiwohnte. Napoleon selbst half bei den Versuchen, erzeugte Funken von einer Batterie, ließ einen Stahldraht schmelzen, entlud die elektrische Pistole und spaltete Wasser in seine Elemente auf.

Abb. 1: Volta bei einem Versuch am Französischen Nationalinstitut im November 1800. Napoleon Bonaparte unter den Zuhörern.   

Es kam zu neuen Entdeckungen, als Sir Humphry Davy im Royal Institution of London die bis dahin größte elektrische Batterie aufbaute. Er schloß Kohleelektroden an die Batterie an und schuf damit das erste elektrische Licht. Diese voltaische Bogenlampe erzeugte „den hellsten Lichtbogen, den man je gesehen hatte“, staunten die Zuschauer.

1802 entwickelte Dr. William Cruickshank die erste für die Massenproduktion geeignete elektrische Batterie. Quadratische Kupfer- und Zinkplatten gleicher Größe wurden abwechselnd nebeneinandergesetzt, und die Kupferplatten und die Zinkplatten jeweils zusammengelötet. Die Platten wurden in eine lange rechteckige Kiste gesetzt, die dann mit Mörtel abgedichtet wurde. Die Kiste war mit Rillen versehen, so daß die Platten nicht verrutschen konnten. Das Ganze wurde anschließend mit Salzlauge oder verdünnter Säure als Elektrolyt gefüllt.

Damals waren alle Batterien noch Primärelemente, d.h. sie waren nicht wiederaufladbar, bis 1859 der französische Physiker Gaston Planté den wiederaufladbaren Akkumulator erfand. Dieser Sekundärakku funktionierte nach dem Blei-Säure-Prinzip, das heute noch verwendet wird.

Die dritte Methode der Erzeugung elektrischer Energie wurde relativ spät entdeckt, nämlich die durch Magnetismus. 1820 bemerkte André-Marie Ampère (1775-1836), dass stromführende Drähte sich manchmal anziehen und manchmal abstoßen. 1831 demonstrierte Michael Faraday (1791-1867), dass eine in einem starken Magnetfeld drehende Kupferscheibe einen konstanten Strom abgibt. Von der Kupferscheibe zur Drahtwicklung war es dann für Faraday und sein Forschungsteam nur ein kleiner Schritt.

Der Nickel-Kadmium-Akku wurde 1899 vom Schweden Waldmar Jungner erfunden. 1947 gelang es Neumann, die Zelle zu versiegeln, was zum heutigen Nickel-Kadmium-Akku führte.

In den 1970er Jahren begann man mit Forschungen an einem NiMH-System. Doch die Metallhydridlegierungen waren für die Verwendung in einer Zelle nicht stabil genug. In den 1980ern wurden dann neue Hydride erfunden, die stabiler waren, und zehn Jahre später war der NiMH-Akku kommerziell verfügbar.

Die ersten primären Lithium-Batterien kamen in den 1970ern auf den Markt. Versuche, einen wiederaufladbaren Lithium-Akku zu entwickeln, schlugen in den 1980er Jahren aus Gründen der Sicherheit fehl.  Wegen der Instabilität von Lithiummetall, insbesondere beim Laden, verlagerte sich die Forschung auf nichtmetallisches Lithium in Form von Lithiumionen, die zwar eine geringere Energiedichte haben, aber sicher sind, solange beim Laden und Entladen bestimmte Vorkehrungen getroffen werden. Es war die Sony Corporation, die 1991 den ersten Li-Ion-Akku kommerzialisierte.

Sicher sind die ersten Batterien unhandlich und unzuverlässig gewesen. Doch unsere Nachfahren werden wahrscheinlich einmal genauso über unsere heutige Technik lächeln, wie wir über die plumpen Versuche vor 200 Jahren.

 

Geschichte der Entwicklung des Akkumulators

1600

Gilbert (England)

Beginn von elektrochemischen Untersuchungen

1791

Galvani (Italien)

Entdeckung der „Tierelektrik“

1800
1802
1820
1833
1836
1859
1868
1888
1899

Volta (Italien)
Cruickshank (England)
Ampère (Frankreich)
Faraday (England)
Daniell (England)
Planté (Frankreich)
Leclanché (Frankreich)
Gassner (USA)
Jungner (Schweden)

Erfindung des Voltaschen Elements

Erste für die Massenproduktion geeignete Batterie

Elektrizität durch Magnetismus

Veröffentlichung der Faradayschen Gesetze

Erfindung des Daniell-Elements

Erfindung des Blei-Säure-Akkus

Erfindung des Leclanché-Elements

Bau einer Trockenzelle

Erfindung des Nickel-Kadmium-Elements

1901
1932
1947
Mitte 1960
Mitte 1970

1990

1992

1999

Edison (USA)
Schlecht & Ackermann (Deutschl.)
Neumann (Frankreich)
Union Carbide (USA)


Kordesch (Kanada)

Erfindung des Nickel-Eisen-Akkus
Erfindung der gesinterten Polplatte
Erster versiegelter Nickel-Kadmium-Akku
Entwicklung einer Alkaline-Batterie
Entwicklung eines ventilgesteuerten Blei-Säure-Akkus
Kommerzialisierung des Nickel-Metallhydrid-Akkus
Kommerzialisierung der wiederverwendbaren Alkaline-Batterie

Kommerzialisierung des Li-Ion-Polymer-Akkus

2002

 

Begrenzte Produktion von Protonenaustausch-Membran-Brennstoffzellen (PEM)

 

Abbildung 2:  Geschichte der Entwicklung des Akkus.
Es ist durchaus möglich, dass der Akku viel älter ist. So nimmt man an, dass die um ca. 250 vor Christus in Bagdad herrschenden Parther Akkus für die Galvanisierung von Silber benutzen, während die alten Ägypter möglicherweise schon vor 4300 Jahren Antimon auf Kupfer galvanisierten.

Mit freundlicher Genehmigung von Isidor Buchmann (Cadex Electronics Inc.)