Wann wurde die Batterie erfunden?

Eine der wichtigsten Erfindungen der letzten 400 Jahre ist die Elektrizität. Sie werden nun fragen: Gibt es die Elektrizität bereits so lange? Die Antwort ist "Ja", und vielleicht schon viel länger. Überraschenderweise wurde die Elektrizität von der Menschheit erst im späten 19. Jahrhundert nutzvoll eingesetzt.

Die älteste, bekannte Methode um Elektrizität zu gewinnen, war, statische Ladungen zu verursachen. Alessandro Volta (1745-1827) erfand die so genannte "elektrische Pistole", wobei ein elektrischer Leiter in eine, mit Methangas gefüllte Kanne platziert wurde. Wenn ein elektrischer Funke durch den Draht geschickt wurde, explodierte die Kanne.

Volta dachte dann, dass bei entsprechender Verwendung dieser Erfindung eine Kommunikation über eine längere Distanz erreicht werden könnte, auch wenn es sich nur um ein einziges Bit handeln würde. Ein Stahldraht, getragen von Holzmasten, hätte von Como nach Mailand in Italien gespannt werden sollen. Am Empfangsende wäre der Draht in eine Kanne mit Methangas gesteckt worden. Auf Befehl hätte ein elektrischer Funke über die Leitung geschickt werden sollen, welcher mit der Explosion ein codiertes Ereignis hätte anzeigen sollen. Eine solche Kommunikationsstrecke wurde nie gebaut.

Der nächste Schritt zur Erzeugung von Elektrizität erfolgte durch Elektrolyse. Volta entdeckte um 1800, dass ein kontinuierlicher Fluss einer elektrischen Kraft möglich war, indem gewisse Flüssigkeiten als Leiter eine chemische Reaktion zwischen Metallen erlaubten. Volta entdeckte weiter, dass die Spannung erhöht wurde, wenn Spannungszellen gestapelt wurden. Dies führte zur Erfindung der Batterie.

Mit dem Vorhandensein einer Batterie wurden die Experimente nicht länger eingeschränkt auf das Sichtbarmachen eines Funken, der nur ein Bruchteil einer Sekunde dauerte. Ein scheinbar endloser Stromfluss war nun möglich.

Im frühen 19. Jahrhundert näherte sich Frankreich dem Höhepunkt des wissenschaftlichen Fortschritts und alle neuen Iden wurden mit offenen Armen empfangen, dies vor allem um politische Programme zu unterstützen. Als Gast hielt Volta mehrere Referate im Institut von Frankreich, im Beisein von Napoleon Bonaparte. Napoleon selbst half mit bei den Experimenten, bei der Funkenbildung mit einer Batterie, beim Schmelzen eines Stahldrahtes, beim Entladen einer elektrischen Pistole und beim Zersetzen von Wasser in seine Elemente.


Bild 1: Volta's Experimente im französischen Nationalinstitut im November 1800, denen auch Napoleon Bonaparte beiwohnte.

In 1802 entwickelte Dr. William Cruickshank die erste elektrische Batterie, die für Massenproduktion geeignet war. Cruickshank ordnete quadratische Kupferblätter an und verlötete sie auf einer Seite. Dazwischen legte er Zinkblätter gleicher Abmessungen. Diese Anordnung wurde in eine rechteckige Holzkiste gestellt, die mit Zement abgedichtet war. Rillen in der Kiste hielten die Metallblätter in der richtigen Lage. Die Kiste war gefüllt mit einem Salzelektrolyt, oder einer, mit Wasser verdünnten Säure.

Neue Erkenntnisse wurden gewonnen, als Sir Humphry Davy die grösste und leistungsstärkste Batterie in den Gewölben der Royal Institution of London baute. Er verband die Batterie mit Kohleelektroden und erzeugte so das erste elektrische Licht. Zeugen berichteten, dass diese voltaische Lampe "den schönsten und hellsten Lichtbogen erzeugte, den man je gesehen hatte".
Alle Batterien dieser Zeit waren Primärzellen, das heisst, sie konnten nicht aufgeladen werden. Der französische Physiker Gaston Planté erfand 1859 die erste wiederaufladbare Batterie. Diese Sekundärbatterie arbeitete auf Blei-Säure-Basis, einer Chemie, die noch heute angewendet wird.



 Bild 2: Geschichte der Batterieentwicklung.
Die Batterie kann noch viel älter sein Es wird geglaubt, dass die Perser, als sie Bagdad beherrschten (ca. 250 v.Ch), Batterien verwendeten mit Elektroden aus Silber. Den Ägyptern wird nachgesagt, sie hätten vor über 4300 Jahren mit Antimon galvanisierte Kupferplatten hergestellt.

Die dritte, und wohl wichtigste Generation der Methoden, um Elektrizität zu gewinnen, wurde verhältnismässig spät entdeckt - Elektrizität durch Magnetfelder. André-Marie Ampère (1775-1836) hat 1820 vermerkt, dass Leiter, durch die ein elektrischer Strom floss, sich manchmal anzogen, manchmal abstiessen. Michael Faraday (1791-1867) hat 1831 gezeigt, wie eine Kupferscheibe einen konstanten Fluss von Elektrizität liefern konnte, wenn sie sich in einem starken Magnetfeld drehte. Faraday und sein Forscherteam waren erfolgreich bei der Gewinnung einer endlosen elektrischen Kraft, solange zwischen Kern und Magnet eine Bewegung herrschte.
Waldemar Jungner aus Schweden erfand 1899 die Nickel-Kadmium-Batterie. Neumann war 1947 erfolgreich, indem er die Zelle komplett versiegelte. Dieser Fortschritt führte zu den modernen, versiegelten Nickel-Kadmium-Batterien, wie sie heute verwendet werden.

Die Forschung für Nickel-Metallhydrid-Systeme begann 1970, aber die Nickel-Metallhydrid-Legierungen waren in Zellenumgebung unstabil. Neue Hydrid-Legierungen wurden um 1980 entwickelt, welche zu besserer Stabilität führte. Nickel-Metallhydrid wurde nach 1990 auf den Markt gebracht.

Die erste Primär-Lithium-Batterie erschien in den frühen Siebzigern. Versuche, wieder aufladbare Lithium Batterien zu entwickeln, folgten in den 80er Jahren, jedoch erfolglos, aus Sicherheitsgründen.

Auf Grund von inhärenter Labilität von Lithium, hauptsächlich während der Ladung, bewegten sich die Untersuchungen in Richtung einer nicht-metallischen Lithium-Batterie, durch Anwendung von Lithium Ionen. Wenngleich die Energiedichte kleiner war als bei Lithiummetall, war Lithium-Ionen sicherer, vorausgesetzt gewisser Vorkehren während dem Laden und Entladen. Die Sony-Corporation brachte 1991 die erste Lithium-Ion-Batterie kommerziell auf den Markt.

Wie heikel und unzuverlässig die früheren Batterien auch immer gewesen sind; unsere Nachkommen werden eines Tages die heutige Technologie in ähnlicher Weise betrachten, wie wir dies mit den linkischen Versuchen unserer Vorfahren vor 200 Jahren es tun.

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Created: April 2003, Last edited: July 2003

Über den Autor
Isidor Buchmann ist der Gründer und Geschäftsführer von Cadex Electronics Inc., in Vancouver BC. Herr Buchmann hat fundierte Basiskenntnisse in der drahtlosen Kommunikation und studierte über zwei Jahrzehnte hinweg das praktische Verhalten von wiederaufladbaren Batterien und ihre täglichen Verwendungen. Als Autor gewann er Auszeichnungen für viele Artikel und Bücher über Batterien. Herr Buchmann's technische Ausführungen gingen rund um die Welt.
Cadex Electronics ist Hersteller von fortschrittlichen Batterieladegeräten, Batterieanalysern und PC-Software. Für Produktinformationen besuchen Sie bitte www.cadex.com.