Batteriets historia

Hur det hela började

Statisk elektricitet är en företeelse som varit känd under en mycket lång tid. Redan i det antika Grekland kände man till statisk elektricitet, det fenomen som uppstår när man exempelvis kammar torrt hår med en plastkam. Om en bit bärnsten gneds mot ett skinn, kunde stenen dra till sig och hålla en bit lätt metall under en kort tid. Aristoteles kände till magnetit, en starkt magnetisk järnmalm och hur denna kunde dra till sig järn och andra metaller. Benjamin Franklin påvisade med sitt berömda experiment med en drake naturlagen med elektricitet från blixten.

Vid arkeologiska utgrävningar nära Bagdad 1932 hittade en tysk arkeolog, Wilhelm Koenig, en tusenårig kruka som innehöll en järnstav som var inlagd i en kopparcylinder. Denna anordning kunde ha använts till att "lagra elektricitet”, men naturligtvis också till något annat som vi inte känner till.

Elektriciteten som sådan har med andra ord inte varit ett okänt begrepp, men det var emellertid inte förrän på 1800-talet som Allessandro Volta kunde producera en varaktig elektrisk ström med hjälp av ett batteri. Senare påvisade Michael Faraday sambandet mellan magnetism och elektricitet. 

Voltastapeln

Om man skulle fastställa battericellens födelsedag skulle det utan tvekan vara den 20 mars år 1800. Den dagen skrev Alessandro Volta, som var professor i naturkunskap på Pavia Universitet i Italien, ett brev till ordföranden i The Royal Society of London, en av de mest högaktade vetenskapliga institutionerna på den tiden. I brevet berättade Volta att han hade konstruerat en apparat, en pålitlig källa av kontinuerlig elektrisk kraft. Apparaten bestod av metallbrickor i myntstorlek som staplades parvis (en silver och en zink), med tunt kartongpapper, läder eller något annat poröst material mellan varje par. Det porösa materialet var indränkt i saltvatten, lut eller någon annan alkalisk lösning. På båda ändar av stapeln var en metalltunga fäst, som sedan doppades ner i var sin behållare med kvicksilver. Kvicksilver, liksom lödtenn, ger en god elektrisk kontakt. Ibland kopplades flera staplar ihop med hjälp av metallskenor. Teoretiskt fanns ingen gräns för hur många skivor som kunde sättas ihop. Volta upptäckte att ju fler staplar han kopplade ihop desto kraftigare stöt fick han när han rörde metalltungan.  Voltastapeln var ett riktigt batteri. Det innehöll 40-80 st zink-silver-celler, ibland t.o.m. mer.

Med hjälp av Voltas konstruktion kunde forskarna äntligen börja studera de elektriska fenomenen. För det ändamålet byggdes allt större batterier. År 1813 hade Sir Humphrey Davy byggt ett batteri i källaren på The Royal Institution of London. Batteriet bestod av 2 000 par metallplattor uppbyggt på en yta av ca 300 m². Davy och senare Michael Faraday använde sedan dessa tidiga batterier med stor framgång för olika experiment.

Voltas upptäckt banade väg för forskning och experiment med elektricitet och elektrolys liksom förekomsten av olika grundämnen.

Elektromagneten, generatorn

Samtidigt med dessa elektrolysexperiment använde Michael Faraday Voltas staplar för sin forskning inom elektricitet och magnetism. Som resultat kunde Faraday påvisa att om en elektrisk ström flöt genom en ledare bildades ett magnetfält runt ledaren och omvänt bildades en elektrisk ström om en magnet fördes över ledaren. Det första resultatet av den upptäckten var elektromagneten och den andra var generatorn som Faraday konstruerade 1831. När en brittisk politiker frågade Faraday vad generatorn kunde användas till, svarade Faraday ironiskt: ”I framtiden kan ni beskatta den, sir." Han visste inte själv hur rätt han skulle få. I dag produceras all elektricitet i kraftverk av generatorer som bygger på Faradays upptäckter.

Leclanchés´ våtcell

Under 1860-talet utvecklade fransmannen Georges Leclanché det som blev ursprunget till vad som än i dag är en av de vanligaste battericellerna, nämligen brunstensbatteriet. Leclanchés cell var en s.k. våt cell där anoden, (-)-polen, var utförd som en amalgerad zinkstav. (Med amalgerad menas en metall legerad med kvicksilver). Katoden, (+)-polen,  utgjordes av krossad mangandioxid blandat med en tillsats av kolpulver. Blandningen packades hårt i en bägare och en kolstav placerades i blandningen för att fungera som strömsamlare. Bägaren samt anoden sänktes ned i ett bad av salmiak vilket genomdränkte den porösa bägaren och fungerade som elektrolyt. Därav namnet våtcell. Våtcellen var en tålig cell, samtidigt som den var billig att tillverka och kunde lagras under en relativt lång tid.

Utvecklingen går vidare

Med tiden utvecklades battericellen från Voltas staplar. Det var känt att varje zink-papper-silver –skikt i dessa staplar var en enskild strömkälla. Insikten om att en cell bestod av en metall som anod och en annan som katod nedsänkta i en elektrolyt växte fram. Under årens lopp genomfördes, med varierande framgång, försök med olika kombinationer av metaller, metalloxider och med olika vätskor som elektrolyt. Det har dock visat sig att Voltas val av zink som anod var en av de allra bästa, även ur ekonomisk synvinkel.

1870. Glödlampan

Under slutet av 1870-talet förverkligade Thomas Edison sin idé att bygga ett centralt kraftverk för produktion av billig elektricitet till elektricitetskrävande industrier som galvaniserings- och tryckeriindustrin. Edison använde både batterier och generatorer för det ändamålet. Vid samma tidpunkt uppfann Edison glödlampan, som snabbt blev en framgång.

1880. Morses telegraf blir allmänt använd

Leclanchés battericell, både med fast och flytande elektrolyt började få ett allt större användningsområde. Batterier användes till ringklockor, tjuvlarm och till järnvägssignaler. Redan under 1844 introducerade Samuel Morse sin telegraf vilken fr.o.m. 1880-talet användes som ett viktigt kommunikationsmedel på de flesta platser över hela världen.
 

Hellesens torrbatteri

Leclanchécellen förbättrades ständigt och år 1887 utvecklade dansken Wilhelm Hellesens torrcellen. Zinkanoden utgjorde själva bägaren till batteriet och elektrolyten var utformad som en trögflytande massa i stället för en vätska. Det är därifrån benämningen torrbatterier kommer. Som katod användes mangandioxid blandad med kolpulver.