Как се роди батерията?  Батерии: история на създаването и развитието

Какво е общото между смартфоните, лаптопите, фенерчетата, интерактивните движещи се играчки за деца и часовниците? Отговорът е прост - батерия. Благодарение на незабележими кръгове, цилиндри и правоъгълници можем да използваме всичко това.

Колко години са минали от изобретяването на батерията? Повечето ще кажат, че първите версии се появяват в края на 18 век. Съвсем разумно, тъй като през 1798 г. италианският граф Алесандро Волта построява първата примитивна батерия, която получава името "Волтов стълб". Той подреди цинкови и медни дискове и ги раздели с кърпа, напоена с основа или киселина. Такава "кула" беше висока половин метър. Но! Има доказателства, че произходът на батерията е по-стар. Първият примитивен екземпляр е бил известен на хората преди 2000 години.

В средата на 20 век (1938 г.) по време на разкопки в Ирак Вилхелм Кьониг открива глинен съд с височина 13 см с меден цилиндър, в който е вкарана пръчка от друг метал. Археолозите предполагат, че това е най-старата батерия.

Ние обаче няма да разберем как точно тази кана е използвана от жителите на древен Ирак. Но много се знае за италианеца Луиджи Галвани и животинското електричество. Той забеляза, че тялото на жабата потрепва, ако влезе в контакт с два метални елемента или се намира близо до електрическа машина и от нея хвърчат искри. Луиджи предполага, че електричеството е в тялото на самото животно.

Неговите експерименти с жабешки бутчета вдъхновяват Волт да търси източник на електрически ток. Той проведе поредица от тестове и забеляза, че ако тялото на животното влезе в контакт с предмети, направени от същия метал, нищо не се случи, но ако металите бяха различни, тогава се появи желаният ефект. Построявайки своята кула от метални пластини, той доказа, че електрическият ток не се появява в тъканите на животните. Експериментите показаха, че причината за всичко са химичните реакции между различни метали, свързани с проводник (Галвани имаше тяло на жаба в качеството си).

И двамата италианци станаха известни и единицата за измерване на напрежението Волт и самият „галваничен елемент“ бяха кръстени на тях.

История на батерията

Много малко време е минало от откриването на батерията, или по-скоро нейната пра-пра-пра-баба, и през 1836 г. англичанинът Джордж Фредерик Даниел решава основния проблем на "волтовия стълб" - корозията.

През 1859 г. французинът Гастон Планте създава акумулатора, тоест неговият пра-пра-дядо. Той използва сярна киселина и оловни плочи. Предимството на създаденото устройство беше, че след зареждане от източник на постоянен ток, то вече го отдаваше и ставаше източник на електричество.

1868 г. може да се счита за съдбоносна. Френският химик Жорж Лекланше създаде "течния" прародител на "сухата" батерия. След 20 години германецът Карл Гаснер опита и получи същото "сухо". Беше подобен в почти всички отношения на съвременната версия.

След това историята на производството на батерии само набира скорост. Галваничните клетки замениха никел-кадмиевите и никел-метал-хидридни батерии. Основната задача на учените беше да увеличат капацитета и експлоатационния живот, както и да намалят размера. Решението на проблема беше появата на литиево-йонни и литиево-полимерни батерии. Държат заряд дълго време без никакви проблеми, отличават се с голям капацитет и малки размери.

Историята на развитието на батериите продължава. Учените търсят "вечна" батерия и е много вероятно скоро да я намерят.

Съвременният живот преминава под знака на електричеството, което е навсякъде. Страшно е дори да си помислим какво ще се случи, ако всички електрически уреди внезапно изчезнат или се повредят. Електроцентрали от различен тип, разпръснати по целия свят, редовно доставят ток към електрически мрежи, които захранват уреди в производството и у дома. Човек обаче е устроен така, че никога не е доволен от това, което има. Да бъдеш вързан с жица към електрически контакт е твърде неудобно. Спасение в тази ситуация са устройства, които захранват електрически фенерчета, мобилни телефони, фотоапарати и други устройства, които се използват далеч от източника на електричество. Дори малките деца знаят, че името им е батерии.

Строго погледнато, общоприетото име "батерия" не е напълно правилно. Той комбинира няколко вида източници на електроенергия наведнъж, предназначени за автономно захранване на устройството. Това може да бъде единична галванична клетка, батерия или комбинация от няколко такива клетки в батерия за увеличаване на отстраненото напрежение. Именно тази връзка породи името, познато на нашето ухо.

Батериите и галваничните елементи и акумулаторите са химически източник на електрически ток. Първият такъв източник е изобретен, както често се случва в науката, случайно от италианския лекар и физиолог Луиджи Галвани в края на 18 век.

Въпреки че електричеството като феномен е познато на човечеството от древни времена, в продължение на много векове тези наблюдения нямаха практическо приложение. Едва през 1600 г. английският физик Уилям Гилбърт публикува научната работа „За магнита, магнитните тела и големия земен магнит“, където са обобщени данните за електричеството и магнетизма, известни по това време, а през 1650 г. Ото фон Герике създава електростатичен машина, която представляваше сярна топка, монтирана на метален прът. Век по-късно холандецът Питер ван Мушенбрук за първи път успява да натрупа малко количество електричество, използвайки "Лайденския буркан" на първия кондензатор. Той обаче беше твърде малък за сериозни експерименти. Учени като Бенджамин Франклин, Георг Ричман, Джон Уолш са се занимавали с изследване на "естественото" електричество. Работата на последния върху електрическите лъчи заинтересува Галвани.

Истинската цел на известния експеримент на Галвани, който революционизира физиологията и завинаги вписа името си в науката, сега никой няма да си спомни. Галвани направи дисекция на жабата и я постави на масата, където стоеше електростатичната машина. Неговият асистент случайно докоснал отворения бедрен нерв на жабата с върха на скалпела и мъртвият мускул внезапно се свил. Друг асистент забеляза, че това се случва само когато искра бъде премахната от машината.

Вдъхновен от откритието, Галвани започва методично да изследва открития феномен - способността на мъртво лекарство да демонстрира жизнени контракции под въздействието на електричество. След цяла поредица от експерименти Галвани получава особено интересен резултат с помощта на медни куки и сребърна пластина. Ако куката, която държи крака, докосне плочата, кракът, докосвайки плочата, веднага се свива и се повдига. След като загубиха контакт с плочата, мускулите на стъпалото веднага се отпуснаха, отново паднаха върху плочата, отново се свиха и се издигнаха.

Луиджи Галвани. Илюстрация за списание. Франция. 1880 г

И така, в резултат на поредица от старателни експерименти беше открит нов източник на електричество. Самият Галвани обаче не смята, че причината за открития от него феномен е контактът на разнородни метали. Според него самият мускул служи като източник на ток, който се възбужда от действието на мозъка, предавано по нервите. Откритието на Галвани предизвика сензация и доведе до много експерименти в различни клонове на науката. Сред последователите на италианския физиолог е неговият сънародник физик Алесандро Волта.

През 1800 г. Волта не само дава правилно обяснение на феномена, открит от Галвани, но също така проектира устройство, което се превръща в първия в света изкуствен химически източник на електрически ток, прародител на всички съвременни батерии. Състои се от два електрода, анод, съдържащ окислител, и катод, съдържащ редуциращ агент, в контакт с електролит (сол, киселинен или алкален разтвор). Потенциалната разлика между електродите съответства в този случай на свободната енергия на редокс реакцията (електролиза), по време на която електролитните катиони (положително заредени йони) се редуцират и анионите (отрицателно заредени йони) се окисляват на съответните електроди. Реакцията може да започне само ако електродите са свързани с външна верига (Волта ги свързва с обикновена жица), по която свободните електрони преминават от катода към анода, създавайки по този начин разряден ток. И въпреки че съвременните батерии нямат много общо с устройството на Волта, принципът на тяхната работа остава същият: това са два електрода, потопени в електролитен разтвор и свързани с външна верига.

Изобретението на Волта даде значителен тласък на изследванията, свързани с електричеството. През същата година учените Уилям Никълсън и Антъни Карлайл разлагат водата на водород и кислород с помощта на електролиза, малко по-късно Хъмфри Дейви открива по същия начин металния калий.

Експериментите на Галвани с жаба. Гравюра от 1793г

Но на първо място, галваничните клетки несъмнено са най-важният източник на електрически ток. От средата на 19 век, когато се появяват първите електрически уреди, започва масовото производство на химически батерии.

Всички тези елементи могат да бъдат разделени на два основни типа: първични, при които химичната реакция е необратима, и вторични, които могат да се презареждат.

Това, което свикнахме да наричаме батерия, е първичен химически източник на ток, с други думи, елемент, който не може да се презарежда. Първите батерии, пуснати в масово производство, са манганово-цинкови батерии, изобретени през 1865 г. от французина Жорж Лекланше със сол и след това със сгъстен електролит. До началото на 40-те години това е практически единственият използван тип галванични клетки, който поради ниската си цена все още се използва широко. Тези батерии се наричат ​​сухи или въглеродно-цинкови клетки.

Гигантска електрическа батерия, проектирана от W. Wollaston за експериментите на X. Davy.

Схема на работа на изкуствен химически източник на ток А. Волта.

През 1803 г. Василий Петров създава най-мощната волтова колона в света, използвайки 4200 метални кръга. Той успява да развие напрежение от 2500 волта, както и да открие такова важно явление като електрическа дъга, която по-късно се използва в електрическото заваряване, както и за електрическо запалване на експлозиви.

Но истинският технологичен пробив беше появата на алкалните батерии. Въпреки че химическият им състав не се различава много от елементите на Leclanchet и номиналното им напрежение е леко повишено в сравнение със сухите клетки, поради фундаментална промяна в дизайна, алкалните клетки могат да издържат четири до пет пъти по-дълго от сухите, но при условие че определени условия.

Най-важната задача при разработването на батериите е да се увеличи специфичният капацитет на клетката, като същевременно се намалят нейните размери и тегло. За тази цел непрекъснато се търсят нови химически системи. Най-високотехнологичните първични клетки днес са литиевите. Техният капацитет е два пъти по-голям от сухите клетки, а експлоатационният живот е много по-дълъг. Освен това, докато сухите и алкалните батерии се разреждат постепенно, литиевите батерии държат напрежение почти през целия си живот и едва след това рязко го губят. Но дори и най-добрата батерия не може да достигне ефективността на акумулаторна батерия, която се основава на обратимостта на химическа реакция.

За възможността за създаване на такова устройство започва да се мисли през 19 век. През 1859 г. французинът Гастон Планте изобретява оловно-киселинната батерия. Електрическият ток в него възниква в резултат на реакциите на олово и оловен диоксид в среда на сярна киселина. По време на текущото генериране батерията, която се разрежда, консумира сярна киселина, образувайки оловен сулфат и вода. За да го заредите, е необходимо да прекарате тока, получен от друг източник през веригата в обратна посока, докато водата ще се използва за образуване на сярна киселина с освобождаване на олово и оловен диоксид.

Въпреки факта, че принципът на работа на такава батерия е описан отдавна, масовото й производство започва едва през 20 век, тъй като за презареждане на устройството е необходим ток с високо напрежение, както и спазване на редица други условия . С развитието на електрическите мрежи оловно-киселинните батерии станаха незаменими и все още се използват в автомобили, тролейбуси, трамваи и други електрически транспортни средства, както и за аварийно захранване.

Много малки домакински уреди също работят с "батерии за многократно зареждане", акумулаторни батерии, които са със същата форма като невъзобновяемите галванични клетки. Развитието на електрониката зависи пряко от напредъка в тази област.

Батерия J. Leclanchet.

Суха батерия.

Мобилен телефон, цифров фотоапарат, навигатор, мобилен компютър и други подобни устройства в XXI век. вече няма да изненадате никого, но появата им стана възможна само с изобретяването на висококачествени компактни батерии, чийто капацитет и експлоатационен живот се увеличават всяка година.

Никел-кадмиевите и никел-металхидридни батерии бяха първите, които замениха галваничните клетки. Техният значителен недостатък беше "ефектът на паметта" - намаляване на капацитета, ако зареждането се извършва с ненапълно разредена батерия. Освен това те постепенно губят заряд дори при липса на товар. Тези проблеми до голяма степен са разгледани при разработването на литиево-йонни и литиево-полимерни батерии, които сега са повсеместни в мобилните устройства. Техният капацитет е много по-висок, зареждат се без загуба по всяко време и държат заряда добре в режим на готовност.

Преди няколко години в медиите изтекоха слухове, че американски учени са били близо до изобретяването на "вечна батерия" от бета-волтаична клетка, чийто източник на енергия са радиоактивни изотопи, които излъчват бета-частици. Предполага се, че такъв източник на енергия ще позволи на мобилен телефон или лаптоп да работи без презареждане до 30 години. Освен това в края на експлоатационния си живот нетоксичната и нерадиоактивна батерия ще остане абсолютно безопасна. Появата на това чудо устройство, което без съмнение ще революционизира индустрията, ще удари много силно джобовете на традиционните производители на батерии, може би затова все още не е на рафтовете.

Модерно устройство за зареждане на акумулаторни АА клетки.

Училищна научно-практическа конференция

младежи и ученици

"Търсене. Науката. Откриване."

град Новочебоксарск

Николаев Александър

ученик от 5А клас МОУ "Средно училище № 13"

град Новочебоксарск

Научен ръководител:

Комисарова Наталия Ивановна,

учител по физика, МОУ "СОУ №13"

Новочебоксарск, 2011 г

2. Историята на батерията………………………………………………………… 3-5

3. Батерийно устройство .. …………………………………………………………………… 5

4. Експеримент………………………………………………………………………………… 5

5. За използването на плодове и зеленчуци за производство на електроенергия. ................ 7

6. Заключения…………………………………………………………………………………... 8

7. Използвана литература…………………………………………………………….. 8

Въведение

Нашата работа е посветена на необичайни източници на енергия.

Химическите източници на ток играят много важна роля в света около нас. Използват се в мобилни телефони и космически кораби, крилати ракети и лаптопи, коли, фенерчета и обикновени играчки. Ние се занимаваме с батерии, акумулатори, горивни клетки всеки ден.

За първи път четем за нетрадиционната употреба на плодовете в книгата на Николай Носов. Както е замислено от писателя, Шорти Винтик и Шпунтик, които са живели в Цветния град, са създали кола, която работи със сода със сироп. И тогава си помислихме, ами ако зеленчуците и плодовете пазят още някои тайни. В резултат на това искахме да научим колкото се може повече за необичайните свойства на зеленчуците и плодовете.

Целта на нашата работае изследване на електрическите свойства на плодовете и зеленчуците.

Ние сме си поставили следното задачи:

1 Запознайте се с батерийното устройство и неговите изобретатели.

2. Разберете какви процеси протичат вътре в батерията.

3. Експериментално определете напрежението вътре в "вкусната" батерия и тока, генериран от нея.

4. Сглобете верига, състояща се от няколко от тези батерии, и се опитайте да запалите електрическа крушка.

5. Разберете дали батериите от зеленчуци и плодове се използват на практика.
Историята на батерията

Първият химически източник на електрически ток е изобретен случайно в края на 17 век от италианския учен Луиджи Галвани. Всъщност целта на изследванията на Галвани изобщо не беше търсенето на нови източници на енергия, а изследването на реакцията на опитни животни към различни външни влияния. По-специално, феноменът на появата и протичането на ток беше открит, когато ленти от два различни метала бяха прикрепени към мускула на крака на жабата. Теоретичното обяснение на Галвани за наблюдавания процес е неправилно.

Експериментите на Галвани станаха основа за изследванията на друг италиански учен Алесандро Волта. Той формулира основната идея на изобретението. Причината за електрическия ток е химическа реакция, в която участват метални пластини. За да потвърди своята теория, Волта създава просто устройство. Състоеше се от цинкови и медни плочи, потопени в съд със саламура. В резултат на това цинковата плоча (катод) започна да се разтваря и върху медната стомана (анод) се появиха газови мехурчета. Волта предложи и доказа, че електрическият ток протича през жицата. Малко по-късно ученият събра цяла батерия от последователно свързани елементи, благодарение на които беше възможно значително да се увеличи изходното напрежение.

Именно това устройство стана първата батерия в света и прародител на съвременните батерии. А батериите в чест на Луиджи Галвани вече се наричат ​​галванични клетки.

Само година след това, през 1803 г., руският физик Василий Петров сглобява най-мощната химическа батерия, състояща се от 4200 медни и цинкови електроди, за да демонстрира електрическа дъга. Изходното напрежение на това чудовище достигна 2500 волта. Но в този „волтов стълб“ нямаше нищо принципно ново.

През 1836 г. английският химик Джон Даниел подобрява елемента Волта, като поставя цинкови и медни електроди в разтвор на сярна киселина. Този дизайн стана известен като "елемент Даниел".

През 1859 г. френският физик Гастон Планте изобретява оловно-киселинната батерия. Този тип клетки все още се използват в автомобилните акумулатори и до днес.

Началото на промишленото производство на първични химически източници на ток е положено през 1865 г. от французина J. L. Leklanshe, който предлага манганово-цинкова клетка със солен електролит.

През 1890 г. в Ню Йорк Конрад Хюберт, емигрант от Русия, създава първото джобно електрическо фенерче. И още през 1896 г. компанията National Carbon започва масово производство на първите в света сухи елементи Leklanshe "Columbia". Галваничният елемент с най-дълъг живот е цинково-сярна батерия, произведена в Лондон през 1840 г.

До 1940 г. елементът манган-цинкова сол е практически единственият използван химически източник на ток.

Въпреки появата в бъдеще на други първични източници на ток с по-високи характеристики, клетката от манган-цинкова сол се използва в много голям мащаб, до голяма степен поради относително ниската си цена.

В съвременните химически източници на ток се използват:

като редуциращ агент (на анода) - олово Pb, кадмий Cd, цинк Zn и други метали;

като окислител (на катода) - оловен (IV) оксид PbO2, никелов хидроксид NiOOH, манганов (IV) оксид MnO2 и други;

като електролит - разтвори на основи, киселини или соли.
Батерийно устройство

Съвременните галванични клетки външно нямат много общо с устройството, създадено от Алесандро Волта, но основният принцип остава непроменен. Батериите произвеждат и съхраняват електричество. В сухата клетка има три основни части, които захранват уреда. Това е отрицателен електрод (-), положителен електрод (+) и електролит, разположен между тях, който е смес от химикали. Химичните реакции карат електроните да текат от отрицателния електрод през инструмента и след това обратно към положителния електрод. Благодарение на това устройството работи. Тъй като химикалите се изразходват, батерията се изтощава.

Корпусът на батерията, който е изработен от цинк, може да бъде покрит отвън с картон или пластмаса. Вътре в кутията има химикали под формата на паста, а някои батерии имат въглеродна пръчка в средата. Ако мощността на батерията падне, това означава, че химикалите са изчерпани и батерията вече не може да произвежда електричество.

Презареждането на такива батерии е невъзможно или много нерационално (например, за да заредите някои видове батерии, ще трябва да изразходвате десетки пъти повече енергия, отколкото те могат да съхраняват, докато други видове могат да натрупат само малка част от първоначалния си заряд). След това батерията ще трябва само да бъде изхвърлена в кошчето.

Повечето съвременни батерии са разработени още през 20 век в лаборатории на големи компании или университети.
експериментална част

Учените казват, че ако в къщата ви спре електричеството, можете да осветите дома си с лимони за известно време. Наистина във всеки плод и зеленчук има електричество, защото те зареждат нас, хората, с енергия, когато се консумират.

Но не сме свикнали да вярваме на всички, затова решихме да го проверим на практика. И така, за да създадем "вкусна" батерия, взехме:

• 
  лимон, ябълка, лук, сурови и варени картофи;
• 
  няколко медни пластини от електростатичния комплект - това ще бъде нашият положителен полюс;
• 
  поцинковани плочи от същия комплект - за създаване на отрицателен полюс;
• 
  жици, скоби;
• 
  миливолтметри, волтметри
• 
  амперметри.
• 
  електрическа крушка на стойка, предназначена за напрежение 2,5 V и ток 0,16A.

Повечето плодове съдържат в състава си слаби разтвори на киселини. Ето защо те лесно могат да бъдат превърнати в най-простия галваничен елемент. Преди всичко почистихме медните и цинковите електроди с шкурка. И сега е достатъчно да ги поставите в зеленчук или плод и ще получите „батерия“. Електродите бяха поставени на еднакво разстояние един от друг.

Резултатите от експеримента въведохме в таблицата.

Заключение:напрежението между електродите е приблизително еднакво. И големината на тока вероятно е свързана с киселинността на продукта. Колкото по-голяма е киселинността, толкова по-голяма е силата на тока.

Ако използвате не сурови, а варени картофи, мощността на устройството ще се увеличи 4 пъти.

Решихме да проучим как напрежението и токът зависят от разстоянието между електродите. За да направят това, те взеха варен картоф, промениха разстоянието между анода и катода и измериха напрежението и тока на батерията. Резултатите от експеримента бяха въведени в таблицата.

Разстояние между електродите, cm	Напрежение между електродите, V	Ток на късо съединение, mA
1	0,6	2,1
2,5	0,7	3,6
3,5	0,7	3,8
5	0,8	4,2

Заключение:напрежението между електродите и силата на тока нарастват с увеличаване на разстоянието между тях. Токът на късо съединение е малък, т.к вътрешното съпротивление на картофа е голямо.

След това решихме да направим батерия от два, три, четири картофа. След като предварително увеличиха разстоянието между електродите до максимум, картофите бяха последователно включени във веригата. Резултатите от експеримента бяха въведени в таблицата.

Заключение:напрежението на клемите на батерията се увеличава и токът намалява. Токът е твърде слаб, за да запали крушката.

Затова планираме допълнително да разберем по какви начини е възможно да увеличим силата на тока във веригата и да накараме електрическата крушка да свети.

От известно време наблюдаваме нашите "вкусни" батерии. Резултатите от измереното напрежение на батериите бяха въведени в таблицата:

Заключение:постепенно напрежението на всички "вкусни" батерии намалява. Засега все още има напрежение върху ябълка, лук и варени картофи.

Изваждайки медни и цинкови пластини от плодове и зеленчуци, забелязахме, че те са силно окислени. Това означава, че киселината е реагирала с цинк и мед. Поради тази химическа реакция протича много слаб електрически ток.

За използването на плодове и зеленчуци за производство на електричество.

Наскоро израелски учени изобретиха нов източник на чиста електроенергия. Като източник на енергия за необичайна батерия изследователите предложиха да се използват варени картофи, тъй като мощността на устройството в този случай ще се увеличи 10 пъти в сравнение със суровите картофи. Такива необичайни батерии могат да издържат няколко дни или дори седмици, а електричеството, което генерират, е 5-50 пъти по-евтино от това, получено от традиционните батерии и поне шест пъти по-икономично от керосиновата лампа, когато се използва за осветление.

Индийски учени са решили да използват плодовете, зеленчуците и техните отпадъци за захранване на обикновени домакински уреди. Батериите съдържат паста от рециклирани банани, портокалови кори и други зеленчуци или плодове вътре, в която са поставени цинкови и медни електроди. Новостта е предназначена предимно за жителите на селските райони, които могат да приготвят свои собствени плодове и зеленчукови съставки, за да презаредят необичайни батерии.

Изводи:

1 Запознахме се с устройството на батерията и неговите изобретатели.

2. Научихме какви процеси протичат вътре в батерията.

3. Изработени зеленчукови и плодови батерии

4. Научихме се да определяме напрежението вътре в „вкусната“ батерия и силата на тока, създадена от нея.

5. Забелязахме, че напрежението между електродите и силата на тока нарастват с увеличаване на разстоянието между тях. Токът на късо съединение е малък, т.к вътрешното съпротивление на батерията е високо.

6. Открихме, че напрежението на клемите на батерия, съставена от няколко зеленчука, расте, а токът намалява. Токът е твърде слаб, за да запали крушката.

7. В сглобената верига крушката не можеше да свети, т.к тока е малък.

Препратки:
1 Енциклопедичен речник на младия физик. -М .: Педагогика, 1991

2 О. Ф. Кабардин. Справочни материали по физика.-М .: Образование 1985.

3 Енциклопедичен речник на млад техник. -М .: Педагогика, 1980.

4 сп. "Наука и живот", бр.10, 2004г.

5 А. К. Кикоин, И.К. Кикоин. Електродинамика.-М.: Наука 1976.

6 Кирилова И. Г. Книга за четене по физика - Москва: Образование 1986.

7 сп. "Наука и живот", бр.11, 2005г.

8 Н. В. Гулия. Удивителна физика - Москва: "Издателство на НЦ ЕНАС" 2005 г

Интернет ресурс.

Във връзка с

Съученици

Първият е изобретен случайно, в края на 17 век, от италианския учен Луиджи Галвани. Всъщност целта на изследванията на Галвани изобщо не беше търсенето на нови източници на енергия, а изследването на реакцията на опитни животни към различни външни влияния. По-специално, феноменът на появата и протичането на ток беше открит, когато ленти от два различни метала бяха прикрепени към мускула на крака на жабата. Теоретичното обяснение на наблюдавания процес Галвани развива неправилно, но неговите експерименти стават основа за изследванията на друг италиански учен Алесандро Волта, който всъщност формулира основната идея на изобретението - причината за електрическия ток е химикал реакция, в която участват метални пластини. За да потвърди своята теория, Волт създава просто устройство, което се състои от цинкови и медни плочи, потопени в контейнер с физиологичен разтвор. Именно това устройство стана първата в света автономна батерия и прародител на съвременните батерии, които се наричат ​​галванични клетки в чест на Луиджи Галвани.

Съвременните автономни източници на енергия имат малко общо с устройството, създадено от Алесандро Волта, но основният принцип остава непроменен. Всяка батерия се състои от три основни елемента - два електрода, наречени анод и катод, и електролит, разположен между тях. Появата на електрически ток е страничен продукт от редокс реакцията между електродите. Изходният ток, напрежението и други параметри на батерията зависят от избраните материали на анода, катода и електролита, както и от конструкцията на самата батерия. Всички батерии могат да бъдат разделени на два големи класа - първични и вторични. При първичните батерии химичните реакции са необратими, докато при вторичните батерии те са обратими. Съответно вторичните елементи, които познаваме като, могат да бъдат възстановени (заредени) и повторно използвани.

Началото на промишленото производство на първични химически източници на ток е положено през 1865 г. от французина J. L. Leklanshe, който предлага манганово-цинкова клетка със солен електролит. През 1880 г. Ф. Лаланд създава манганово-цинкова клетка с удебелен електролит. Впоследствие този елемент е значително подобрен. Беше постигнато значително подобрение на производителността чрез използване на електролитен манганов диоксид на катода и цинков хлорид в електролита. До 1940 г. елементът манган-цинкова сол беше практически единственият използван първичен химически източник на ток. Въпреки появата в бъдеще на други първични източници на ток с по-високи характеристики, клетката от манган-цинкова сол се използва в много голям мащаб, до голяма степен поради относително ниската си цена.

Един от най-важните фактори при разработването на батерии (както и всяко устройство, захранвано от тях) е постигането на максимален специфичен капацитет за клетка с даден (минимален) размер и тегло. Химичните реакции, протичащи вътре в даден елемент, определят както неговия капацитет, така и физическите му измерения. По принцип цялата история на развитието на батериите се свежда до намирането на нови химически системи и опаковането им във възможно най-малки опаковки.

Днес се произвеждат много различни видове батерии, някои от които са разработени още през 19 век, докато други едва са отпразнували десетилетие. Това разнообразие се обяснява с факта, че всяка технология има своите силни страни. Ще говорим за най-често срещаните от тези, използвани в мобилните устройства.
Сухи батерии

Първите масово произвеждани батерии бяха сухи. Наследници на изобретението на Leclanche, те са най-разпространените в света. Само Energizer продава над 6 милиарда от тези батерии годишно. Като цяло, "кажем батерия, имаме предвид суха клетка." И това, въпреки факта, че те имат най-ниския специфичен капацитет от всички "масови" видове. Такава популярност се обяснява, първо, с тяхната евтиност, и второ, с факта, че с това име се наричат ​​​​наведнъж три различни химически системи: хлор-цинкови, алкални и манганово-цинкови батерии (елементи на Leclanchet). Имената им дават представа за химичните системи, на които се основават.

В сухи клетки въглероден прът на катодния токоприемник е разположен по оста. Самият катод е цяла система, която включва манганов диоксид, електроден въглен и електролит. Цинковата "чаша" служи като анод и образува металното тяло на клетката. Електролитът от своя страна също е смес, която включва амоняк, манганов диоксид и цинков хлорид.

Манганово-цинковите и цинково-хлорните клетки всъщност се различават по електролита. Първите съдържат смес от амоняк и цинков хлорид, разредени с вода. В цинково-хлорния електролит почти 100% е цинков хлорид. Разликата в номиналното им напрежение е минимална: съответно 1.55V и 1.6V.

Въпреки факта, че клетките с цинков хлорид имат по-висок капацитет от клетките Leclanche, това предимство изчезва при ниско натоварване. Поради това те често се пишат "тежкотоварни", тоест елементи с повишена мощност. Както и да е, ефективността на всички сухи клетки пада драстично с увеличаване на натоварването. Ето защо не трябва да ги поставяте в модерни камери, те просто не са предназначени за това.

Колкото и розови зайчета да тичат в рекламите, алкалните батерии си остават същите въглищно-цинкови фосили от 19 век. Единствената разлика е в специално подбраната електролитна смес, която позволява да се постигне увеличаване на капацитета и срока на годност на такива батерии. каква е тайната Тази смес е малко по-алкална от другите два вида.

Ако химическият състав на алкалните батерии се различава малко от този на елемента Leclanche, тогава разликите в дизайна са значителни. Можем да кажем, че алкалната батерия е суха клетка, обърната отвътре навън. Външният им корпус не е анод, а просто защитна обвивка. Анодът тук е желеобразна смес от цинков прах, смесен с електролит (който от своя страна е воден разтвор на калиев хидроксид). Катодът, смес от въглерод и манганов диоксид, обгражда анода и електролита. Тя е разделена от слой от нетъкан материал като полиестер.

В зависимост от приложението, алкалните батерии могат да издържат до 4-5 пъти по-дълго от конвенционалните цинково-въглеродни батерии. Тази разлика е особено забележима при този режим на използване, когато кратките периоди на високо натоварване се прекъсват от дълги периоди на бездействие.

Важно е да запомните, че алкалните батерии не могат да се презареждат, тъй като химията, на която са базирани, не е обратима. Ако го поставиш в зарядно, тогава няма да се държи като батерия, а по-скоро като резистор - ще започне да загрява. Ако не се извади навреме от там, ще се нагрее достатъчно силно, за да експлодира.

Името ни подсказва, че този тип батерия има никелов анод и кадмиев катод. Никел-кадмиевите батерии (означени като Ni-Cad) са заслужено популярни сред потребителите по целия свят. Не на последно място, това се дължи на факта, че те издържат голям брой цикли заряд-разряд – 500 и дори 1000 – без значително влошаване на производителността. Освен това те са относително леки и енергоемки (въпреки че техният специфичен капацитет е около половината от този на алкалните батерии). От друга страна, те съдържат токсичен кадмий, така че трябва да внимавате с тях, както по време на употреба, така и след изхвърляне.

Изходното напрежение на повечето батерии пада, когато се разреждат, защото вътрешното им съпротивление се увеличава в резултат на химични реакции. Никел-кадмиевите батерии се характеризират с много ниско вътрешно съпротивление и следователно могат да доставят доста висок ток към изхода, който освен това практически не се променя, когато се разреждат. Съответно, изходното напрежение също остава почти непроменено, докато зарядът почти напълно изсъхне. Тогава изходното напрежение пада рязко почти до нула.

Постоянното ниво на изходното напрежение е предимство при проектирането на електрически вериги, но също така прави почти невъзможно определянето на текущото ниво на заряд. Поради тази функция, оставащата енергия се изчислява въз основа на времето за работа и известния капацитет на даден тип батерия и следователно е приблизителна стойност.

Много по-сериозен недостатък е "ефектът на паметта". Ако такава батерия не е напълно разредена и след това е заредена, тогава капацитетът им може да намалее. Факт е, че при такова "неправилно" зареждане върху анода се образуват кадмиеви кристали. Те играят ролята на химическата "памет" на батерията, като запомнят това междинно ниво. Когато батерията падне до това ниво по време на следващото разреждане, изходното напрежение ще спадне по същия начин, както ако батерията е напълно разредена. Зловещите кристали ще продължат да се образуват на анода, усилвайки този неприятен ефект. За да се отървете от него, трябва да продължите да се разреждате след достигане на това междинно ниво. Това е единственият начин да "изтриете" паметта и да възстановите пълния капацитет на батерията.

Тази техника обикновено се нарича дълбоко разреждане. Но дълбоко не означава пълно, "до нула". Това само ще навреди и ще съкрати живота на елемента. Ако по време на употреба изходното напрежение падне под 1 волт (при номинално напрежение 1,2 V), това вече може да доведе до повреда на батерията. Сложните уреди, като PDA или лаптопи, са конфигурирани да се изключват, преди батерията да падне под лимита. За дълбоко разреждане на батериите трябва да използвате специални устройства, произведени от много известни компании.

Някои производители твърдят, че новите никел-кадмиеви батерии не се влияят от ефекта на паметта. Това обаче не е доказано на практика.

Каквото и да обещават производителите, за да се постигне максимална ефективност, батериите трябва да се зареждат напълно всеки път и след това да се изчака нормално разреждане, за да не се развалят и да издържат през целия период.

За частично отстраняване на недостатъците на никел-кадмиевите батерии бяха призовани никел-метал-хидридни (Ni-MH) батерии, в които нямаше "опасен" кадмий. Точно като никел-кадмиевите батерии, никел-метал хидридните батерии имат никелов анод, но катодите са направени от хидриди, които всъщност са метални сплави, които могат да задържат атомен водород. Никел-метал хидридните батерии имат много по-слаб ефект на паметта, имат по-добро съотношение на капацитет и габаритни размери. Но никел-метал-хидридните батерии могат да издържат на по-малко цикли на зареждане-разреждане и са по-скъпи от никел-кадмиевите батерии. Също така, проблем за никел-метал хидридни батерии беше голямата стойност на саморазреждане - за един ден, без натоварване, батериите от този тип успяха да загубят до 5% от капацитета си.

Повечето батерии в света са оловни. Използват се предимно за стартиране на автомобилни двигатели. Прототипът на тези елементи беше разработката на Plante. Те също имат аноди, направени от клетъчно олово, и катоди, направени от оловен оксид. Двата електрода са потопени в електролит - сярна киселина.

Поради оловото тези батерии са много тежки. И тъй като те са наводнени със силно корозивна киселина (която също прави батериите по-тежки), те също стават опасни и изискват специално внимание. Киселината и изпаренията могат да повредят близки предмети (особено метални). И ако прекалите със зареждането, може да започне електролиза на водата в киселината. Това произвежда водород, експлозивен газ, който при определени условия може да експлодира (както в случая с експлозиите на Хинденбург).

Разграждането на водата в батерията може да доведе до друг ефект: в крайна сметка общото количество вода в батерията намалява. В същото време зоната на реакция вътре в батерията намалява и съответно капацитетът на батерията намалява. В допълнение, намаляването на течността позволява батерията да се разреди чрез излагане на атмосферата. Електродите могат да се отлепят и да причинят на късо батерията.

Първите оловни батерии изискваха редовна поддръжка - беше необходимо да се поддържа правилното ниво на вода / киселина във всяка клетка. Тъй като само водата претърпява електролиза в батерията, само водата трябва да се смени. За да се избегне замърсяване на батерията, производителите препоръчват да се използва само дестилирана вода за поддръжка. Обикновено батерията се допълва до нормално ниво. Ако няма знак върху батерията, тя трябва да се допълни, така че течността да покрие електродните плочи отвътре.

При стационарните устройства корпусът на батерията е изработен от стъкло. Той не само държи добре киселината, но също така позволява на персонала по поддръжката да определи състоянието на елементите без много затруднения. В автомобилната технология са необходими по-здрави корпуси. Инженерите са използвали ебонит или пластмаса за тези цели.

След като клетките започнаха да се запечатват, удобството от използването на такива оловно-киселинни батерии стана безценно. В резултат на това се появиха така наречените батерии без поддръжка. Тъй като парата остава вътре в клетките, загубите от електролиза са сведени до минимум. Следователно такива батерии не изискват зареждане с вода (поне не трябва).

Но това не означава, че такива батерии изобщо нямат проблеми с поддръжката. Вътре все още има плискаща киселина. И тази киселина може да изтече през клапаните на батерията. Това може да повреди отделението за батерията или дори оборудването, където е инсталирана. Инженерите избягват тази ситуация по два начина. Възможно е киселината да се съдържа в пластмасов сепаратор между електродите на клетката (обикновено направен от микропорест полиолефин или полиетилен). Или можете да смесите електролита с друго вещество, за да образувате гел - например колоидна маса като желатин. В резултат на това не се получава изтичане.

В допълнение към опасния пълнеж, оловните батерии имат и други недостатъци. Както бе отбелязано по-горе, те са много тежки. Количеството енергия, което се съдържа в единица маса на такива батерии, е по-малко, отколкото в батерии с почти всяка друга технология. Това е единственото нещо, от което не са доволни производителите на автомобили, които биха искали да използват тези евтини оловни батерии в електрически автомобили.

От друга страна, въпреки че тези батерии са евтини, те имат 150-годишна история. Технологията позволява батериите да бъдат надграждани за специални нужди, като например за използване в устройства с дълги цикли на разреждане (където батериите се използват като единствен източник на енергия) или в приложения за непрекъсваемо захранване, като например в големи центрове за данни. Оловните батерии също имат ниско вътрешно съпротивление и следователно могат да генерират много висок ток. За разлика от по-екзотичните елементи, като никел-кадмий, те не са обект на ефекта на паметта. (Този ефект, в случай на никел-кадмиеви клетки, намалява капацитета на батерията, ако тя се презареди, преди да е напълно разредена.) Освен това такива батерии имат дълъг живот и са предвидими. И, разбира се, те са евтини.

Повечето от тези източници използват оловни батерии с желеобразен електролит. Обикновено такива устройства са непретенциозни в поддръжката. Това означава, че не мислите за тяхната поддръжка. Захранванията обаче са доста обемисти, защото батериите са вътре. Когато са напълно заредени, желеобразните клетки постепенно се разрушават под въздействието на постоянен слаб ток. (Повечето оловно-киселинни батерии се поддържат напълно заредени.) Следователно такива клетки изискват специални зарядни устройства, които автоматично ще се изключат веднага щом клетката е напълно заредена. Зарядното устройство трябва да се включи отново веднага след като батерията се разреди до предварително определено ниво (независимо дали е под товар или се саморазрежда). Обикновено непрекъсваемите източници на захранване редовно проверяват заряда на батерията.

Предотвратяване на електролиза

Както при оловните батерии, при никел-кадмиевите батерии е възможна електролиза - разграждането на водата в електролита до потенциално експлозивен водород и кислород. Производителите на батерии предприемат различни мерки, за да предотвратят този ефект. Обикновено елементите са херметически затворени, за да се предотврати изтичане. Освен това батериите са проектирани така, че първо да не се произвежда кислород, а кислород, който предотвратява реакцията на електролиза.

За да се предотврати експлозията на запечатаните батерии и за да не се натрупва газ в тях, обикновено в батериите има клапани. Ако тези вентилационни отвори са блокирани, съществува риск от експлозия. Обикновено тези дупки са толкова малки, че остават незабелязани. Те работят автоматично. Това предупреждение (не покривайте вентилационните отвори) се отнася главно за производителите на устройства. Стандартните отделения за батерии позволяват вентилация, но ако напълните батерията в епоксидна смола, няма да има вентилация.

Литият е най-реактивният метал и се използва в най-малките системи, които захранват най-напредналите мобилни технологии. Литиевите катоди се използват в почти всички батерии с голям капацитет. Но поради активността на този метал, батериите са не само много вместими, но и имат най-високото номинално напрежение. В зависимост от анода, литиево-съдържащите клетки имат изходно напрежение от 1,5 V до 3,6 V!

Основният проблем при използването на литий отново е неговата висока активност. Може дори да мига - да не говорим, че не е най-приятната функция, когато става въпрос за батерии. Поради тези проблеми литиево-металните клетки, които започнаха да се появяват още през 70-те и 80-те години на 20 век, станаха известни с ниската си надеждност.

За да преодолеят тези трудности, производителите на батерии са се опитали да използват литий под формата на йони. Така те успяха да получат всички полезни електрохимични качества, без да се забъркват с капризната метална форма.

В литиево-йонните клетки литиевите йони са свързани с молекули на други материали. Типичната литиево-йонна батерия има въглероден анод и катод от литиево-кобалтов диоксид. Електролитът се основава на разтвор на литиеви соли.

Литиевите батерии са по-плътни от никел-метал хидридни батерии. Например, в лаптопите такива батерии могат да работят един път и половина по-дълго от никел-метал хидридни. В допълнение, литиево-йонните клетки са пощадени от ефектите на паметта, които измъчваха ранните никел-кадмиеви батерии.

От друга страна, вътрешното съпротивление на съвременните литиеви клетки е по-високо от това на никел-кадмиевите клетки. Съответно те не могат да осигурят толкова силни течения. Ако никел-кадмиевите клетки могат да разтопят монета, то литиевите не са способни на това. Но все пак мощността на такива батерии е напълно достатъчна за работа на лаптоп, ако не е свързана с периодични натоварвания (това означава, че някои устройства, например твърд диск или CD-ROM, не трябва да причиняват високи пренапрежения в екстремни режими - например по време на първоначално завъртане или събуждане от режим на заспиване). Нещо повече, въпреки че литиево-йонните батерии могат да издържат стотици зареждания, те издържат по-малко от тези, които използват никел.

Поради факта, че литиево-йонните клетки използват течен електролит (дори ако са разделени от слой тъкан), те почти винаги са с цилиндрична форма. Въпреки че тази форма не е по-лоша от формите на други клетки, с появата на полимеризирани електролити литиево-йонните батерии стават по-компактни.

Най-модерната технология за батерии, използвана днес, е литиево-полимерната. Още сега сред производителите, както на батерии, така и на компютърни устройства, се наблюдава тенденция към постепенно преминаване към този тип клетки. Основното предимство на литиево-полимерните батерии е липсата на течен електролит. Не, това не означава, че учените са намерили начин изобщо да се справят без електролит. Анодът е отделен от катода чрез полимерна преграда, композитен материал като полиакрилонитрит, който съдържа литиева сол.

Поради липсата на течни компоненти, литиево-полимерните клетки могат да приемат почти всякаква форма, за разлика от другите видове цилиндрични батерии. Обичайните форми на опаковане за тях са плоски плочи или решетки. В тази форма те по-добре запълват пространството на отделението за батерии. В резултат на това при същото специфично тегло литиево-полимерните батерии с оптимална форма могат да съхраняват 22% повече енергия от сравнимите литиево-йонни батерии. Това се постига чрез запълване на "мъртвите" обеми в ъглите на отделението, които биха останали неизползвани при цилиндрична батерия.

В допълнение към тези очевидни предимства, литиево-полимерните клетки са екологични и по-леки, поради липсата на външен метален корпус.
Литиево-железни дисулфидни батерии

За разлика от други батерии, съдържащи литий, които имат изходно напрежение над 3V, литиево-железният дисулфид има половината от това. Освен това не могат да се презареждат. Тази технология е компромис, който разработчиците са направили, за да осигурят съвместимостта на литиевите захранвания с технологията, предназначена за използване на алкални батерии.

Химическият състав на батериите е специално модифициран. При тях литиевият анод е отделен от железния дисулфиден катод с електролитен слой. Този сандвич е опакован в запечатан калъф с микроклапани за вентилация, точно като никел-кадмиевите батерии.

Този тип клетки са замислени като конкурент на алкалните батерии. В сравнение с тях литиево-железните дисулфидни тежат с една трета по-малко, имат по-голям капацитет и освен това издържат по-дълго. Дори след десет години съхранение те запазват почти целия си заряд.

Превъзходството над конкурентите се проявява по най-добрия начин при голямо натоварване. В случай на високи токове на натоварване, литиево-железните дисулфидни клетки могат да издържат до 2,5 пъти по-дълго от алкалните батерии със същия размер. Ако изходът не изисква голям ток, тогава тази разлика е много по-малко забележима. Например, един производител на батерии твърди следните характеристики за два вида от неговите батерии AA: при 20 mA алкалната батерия ще издържи 122 часа срещу 135 часа за батерията с литиево-железен дисулфид. Ако натоварването се увеличи до 1А, тогава продължителността на работа ще бъде съответно 0,8 и 2,1 часа. Както се казва, резултатът е очевиден.

Няма смисъл да се поставят толкова мощни батерии в устройства, които консумират относително малко енергия за дълго време. Те са специално проектирани за използване в камери, мощни фенерчета и е по-добре да поставите алкални батерии в будилник или радиоприемник.

Технологии за зареждане

Съвременните зарядни устройства са доста сложни електронни устройства с различна степен на защита както за вашите, така и за вашите батерии. В повечето случаи всеки тип клетка има собствено зарядно устройство. Ако зарядното устройство се използва неправилно, не само батериите, но и самото устройство или дори системи, захранвани от батерии, могат да се повредят.

Има два режима на работа на зарядните устройства - с постоянно напрежение и с постоянен ток.

Най-простите са устройства с постоянно напрежение. Те винаги произвеждат едно и също напрежение и доставят ток, който зависи от нивото на батерията (и други фактори на околната среда). Докато батерията се зарежда, нейното напрежение се увеличава, така че разликата между потенциалите на зарядното устройство и батерията намалява. В резултат на това през веригата протича по-малко ток.

Всичко, което е необходимо за такова устройство, е трансформатор (за намаляване на напрежението на зареждане до нивото, необходимо за батерията) и токоизправител (за коригиране на AC към DC, използван за зареждане на батерията). Такива прости устройства за презареждане се използват за зареждане на автомобилни и корабни батерии.

По правило оловните батерии за непрекъсваеми захранвания се зареждат от подобни устройства. Освен това устройства с постоянно напрежение се използват и за презареждане на литиево-йонни клетки. Само там са добавени вериги за защита на батериите и техните собственици.

Вторият тип зарядно устройство осигурява постоянен ток и променя напрежението, за да осигури необходимото количество ток. След като напрежението достигне нивото на пълно зареждане, зареждането спира. (Не забравяйте, че напрежението, създадено от клетката, пада, докато се разрежда.) Обикновено такива устройства зареждат никел-кадмиеви и никел-метални хидридни клетки.

В допълнение към желаното ниво на напрежение, трябва да знаете колко време отнема презареждането на елемента. Батерията може да се повреди, ако я зареждате твърде дълго. В зависимост от вида на батерията и от "интелигентността" на зарядното се използват няколко технологии за определяне на времето за презареждане.

В най-простите случаи това използва напрежението, генерирано от батерията. Зарядното устройство следи напрежението на батерията и се изключва, когато напрежението на батерията достигне прагово ниво. Но тази технология не е подходяща за всички елементи. Например, за никел-кадмий не е приемливо. В тези елементи кривата на разреждане е близка до права линия и може да бъде много трудно да се определи нивото на праговото напрежение.

По-"сложните" зарядни определят времето за презареждане според температурата. Тоест устройството следи температурата на клетката и изключва или намалява зарядния ток, когато батерията започне да се нагрява (което означава презареждане). Обикновено в такива батерии са вградени термометри, които следят температурата на елемента и предават съответния сигнал към зарядното устройство.

„Умните“ устройства използват и двата метода. Те могат да преминават от висок ток на зареждане към нисък ток на зареждане или могат да поддържат постоянен ток с помощта на специални сензори за напрежение и температура.

Стандартните зарядни устройства дават по-малък заряден ток от разрядния ток на клетката. А зарядните устройства с голяма стойност на тока дават повече ток от номиналния разряден ток на батерията. Устройството за бавно зареждане използва толкова малък ток, че почти не позволява на батерията да се саморазрежда (по дефиниция такива устройства се използват за компенсиране на саморазреждането). Обикновено зарядният ток в такива устройства е една двадесета или една тридесета от номиналния ток на разреждане на батерията. Съвременните зарядни устройства често могат да се справят с множество зарядни токове. Те използват по-високи токове в началото и постепенно преминават към по-ниски токове, когато се приближат до пълно зареждане. Ако използвате батерия, която може да издържи на бавно зареждане (никел-кадмиевите, например, не го правят), тогава в края на цикъла на презареждане устройството ще премине към този режим. Повечето зарядни устройства за лаптопи и мобилни телефони са проектирани да бъдат постоянно включени в клетките, без да ги нараняват.

Електрическата батерия или най-разпространеният в ежедневието термин "батерия" е един от най-широко използваните източници на електричество в съвременния свят. Използват се в електрически уреди.

Електрическата батерия е много удобна за използване, тъй като ви позволява да генерирате електрически ток навсякъде и по всяко време. Електрическа батерия захранва различни електрически уреди, фенерчета, будилници, часовници, фотоапарати и др. Животът на батерията обаче не е дълъг, тъй като химическите компоненти, които съдържа, постепенно се изразходват.

Електрическите батерии се предлагат в много форми, капацитет и размери, от главата на карфица до няколкостотин квадратни метра. Много мощни оловни и никел-кадмиеви батерии се намират в енергийните системи, използвани като резервни източници на енергия или за изравняване на електрически товари.
Най-голямата подобна батерия е въведена в експлоатация през 2003 г. във Феърбанкс (Феърбанкс, Аляска, САЩ); Състои се от 13 760 никел-кадмиеви клетки и е свързан чрез инвертор и трансформатор към мрежа 138 kV. Номиналното напрежение на батерията е 5230 V, а енергийният капацитет е 9 MWh; експлоатационният живот на елементите е от 20 до 30 години. 99% от времето работи като компенсатор на реактивна мощност, но при необходимост може да подаде 46 MW мощност към мрежата за три минути (или 27 MW мощност за 15 минути). Общата маса на батерията е 1500 тона, а производството й е струвало 35 милиона долара. В случай на авария ще може да снабди с ток 12 000 жители град в рамките на 7 минути. Предлагат се батерии с още по-голям капацитет за съхранение; една такава батерия (с енергиен капацитет 60 MWh) е инсталирана като резервен източник на захранване в Калифорния (Калифорния, САЩ) и може да доставя 6 MW мощност в мрежата за 6 часа.

Кога се появяват първите електрически батерии?

Първите батерии се появяват още през 250 г. пр.н.е. Партите, които живееха в района на Багдад, правеха примитивни батерии. Глинена кана се напълваше с оцет (електролит), след което се поставяше меден цилиндър и железен прът, чиито краища се издигаха над повърхността. Такива батерии са използвани за галванично покритие на сребро.

Въпреки това до края на 1700 г. учените не са провеждали сериозни експерименти с генерирането, съхранението и преноса на електричество. Опитите за създаване на непрекъснат и контролиран електрически ток не доведоха до успех.

През 1800 г. италианският физик Алесандро Волта създава първата модерна батерия, която е известна като волтова колона.

Това устройство беше цилиндър с медни и цинкови плочи, поставени вътре, заобиколен от електролит, състоящ се от оцет и саламура. Плочите бяха подредени последователно и не се допираха една до друга. В резултат на химическа реакция започва да се генерира електричество. Най-важното предимство на неговото изобретение е, че за разлика от предишни експерименти, токът в колоната е слаб и силата му може да се контролира.

Наполеон Бонапарт, на когото Волта подарява изобретението си, е впечатлен от изобретението на физика и му дава титлата граф. Освен това, за да се подчертае важността на това откритие, единицата за електродвижеща сила е кръстена на Волт. Въпреки факта, че изобретението на А. Волта изобщо не приличаше на електрическата батерия, която добре знаем, принципът на нейното действие остава същият и до днес.