تعد البطاريات مصدرًا مشتركًا للطاقة في عصرنا الحالي ، فنحن نستخدم البطاريات لتشغيل سياراتنا ، ولتشغيل أجهزة الكمبيوتر المحمولة لدينا ، كما أنها تسمح لنا بالتحدث على هواتفنا المحمولة لساعات ، ويمكن أن تتراوح من أحجام أصغر من ممحاة القلم الرصاص إلى ما يصل إلى 2000 متر مربع (21528 قدم مربع) ، وأكبر بطارية في العالم لديها القدرة على تشغيل مدينة فيربانكس بأكملها بألاسكا .

صياغة مصطلح البطارية

صاغ بنيامين فرانكلين في عام 1749  مصطلح ” البطارية ” خلال تجاربه للكهرباء ، واستخدمها للإشارة إلى مجموعة من المكثفات المرتبطة المغلفة بالزجاج ، وتم شحنهم باستخدام مولد ثابت ، ثم تفريغهم من المعدن الذي يلامس القطب ، وفي العام التالي ، نشر اقتراحًا لإثبات أن البرق هو الكهرباء عن طريق تحليق طائرة ورقية مع مفتاح معدني مثبت أثناء عاصفة وشيكة ، في محاولة لالتقاط الشرار من السحب .

تاريخ اكتشاف البطارية

يمكن تتبع بعض الأنواع البدائية الأولى من البطاريات التي ترجع إلى البارثيين حوالي 250 قبل الميلاد عندما عاشوا في منطقة بغداد الحديثة ، حيث صنع البارثيون جرة طينية ، ملأوها بالخل ، ثم وضعوا أسطوانة نحاسية بداخلها بقضيب حديدي يخرج من الأعلى  .

كومة فولتا

لكن لم يبدأ العلماء حتى أواخر القرن الثامن عشر في إجراء تجارب أكثر خطورة على الكهرباء وتخزينها ، وأجريت تجارب على تخزين الكهرباء أو إنتاجها ، لكن لم يتمكن أي منها من إنشاء تيار مستمر يمكن التحكم فيه من الكهرباء ، وظل الوضع كذلك حتى جاء الفيزيائي الإيطالي اليساندرو فولتا في عام 1800 ، ابتكر فولتا أول بطارية في العصر الحديث عندما بنى ما أصبح يعرف باسم كومة الفولتية الخاصة به ، وتتكون البطارية من صفائح من الزنك والنحاس مع قطع مبللة بالخل ، أو محلول ملحي من الجلد ، أو لوح كرتون يوضع بين كل صفيحة ، ثم تم تكديس اللوحات بترتيب تناوبى واحد فوق الآخر مع اللوحة السفلية واللوحة العلوية بمثابة المحطات الموجبة والسالبة .

توليد الكهرباء من خلال المغناطيسية

توليد الكهرباء من خلال المغناطيسية جاء متأخرا نسبيا  في عام 1820 ، لاحظ أندريه ماري أمبير (1775-1836) أن الأسلاك التي تحمل تيارًا كهربائيًا تنجذب أحيانًا إلى بعضها البعض ، وفي بعض الأحيان يتم صدها من بعضها البعض ، وفي عام 1831 ، أوضح مايكل فاراداي (1791-1867) كيف قدم القرص النحاسي تدفقًا مستمرًا للكهرباء بينما يدور في مجال مغناطيسي قوي ، ونجح فاراداي ، بمساعدة همفري ديفي وفريقه البحثي ، في توليد قوة كهربائية لا نهاية لها طالما استمرت الحركة بين الملف والمغناطيس ، وأدى هذا إلى اختراع المولد الكهربائي ،  وبعد ذلك بوقت قصير ، تم تطوير المحولات التي تحول التيار المتردد (AC) إلى الجهد المطلوب ،  وفي عام 1833 ، أسس فاراداي أساس الكهرومغناطيسية التي يقوم عليها قانون فاراداي فيما يتعلق بالكهرومغناطيسية الموجودة في المحولات والمحاثات وأنواع كثيرة من المحركات والمولدات الكهربائية ، وبمجرد فهم العلاقة مع المغناطيسية ، تم بناء مولدات كبيرة لإنتاج تدفق مستمر من الكهرباء ، واتبعت المحركات تلك الحركة الميكانيكية الممكّنة .

وقد أنتجت المحطات الكهربائية المبكرة تيارًا مباشرًا (DC) مع قيود توزيع تبلغ 3 كيلومترات (2 ميل) من المصنع ، وفي حوالي عام 1886 ، عرضت شركة Niagara Falls Power Company (NFPC) مبلغ 100000 دولار أمريكي كوسيلة لنقل الكهرباء على مسافة طويلة ، وبعد الكثير من الجدل والمقترحات الفاشلة ، التقى ألمع العقول في العالم في لندن في إنجلترا ، ومنحت الجائزة لنيكولا تيسلا (1856-1943) ، وهو مهاجر صربي أنشأ نظام نقل التيار المتردد .

قام جون فريدريك دانييل الكيميائي وعالم الأرصاد الجوية البريطاني في عام 1836 بتطوير نوعًا جديدًا من الخلايا الكهروكيميائية وقام بصنعها من حاوية خزفية غير مزججة تحتوي على حامض الكبريتيك وإلكترودًا من الزنك ، مغمورة في وعاء نحاسي مملوء بمحلول سلفات النحاس ، وتنتج خلايا دانييل وتستخدم في الكثير من الاستخدامات المنزلية مثل تشغيل أجراس الأبواب ، والهواتف ، والتلغراف .

قدم العالم الألماني كارل غاسنر براءة اختراع لـ “الخلية الجافة”  في عام 1886 كأول بطارية لا تحتوي على سائل ، فبدلاً من ذلك استخدم كهارل معجون يحتوي على رطوبة كافية للسماح بتدفق التيار ، ونظرًا لأن الخلايا الجافة لا تحتوي على سائل ، فقد أصبح من الممكن استخدام هذه البطاريات في أي زاوية أو وضع دون خوف من التسرب   مما يجعلها مناسبة لتشغيل الأجهزة المحمولة .

بعد 10 سنوات من ظهور أول خلية جافة في عام 1896 صنعت شركة الكربون الوطنية الأمريكية أول خلية جافة متاحة تجاريا  خلية كولومبيا الجافة ، مما مهد الطريق لظهور بطاريات المستهلك ، حيث ولدت خلية حجم AA الشهيرة في عام 1907 (وإن لم تكن موحدة حتى عام 1947) ، وظلت رائدة في هذه الصناعة منذ ذلك الحين .

ظهور أول ساعة كهربائية

شهد النصف الأول من القرن العشرين ابتكارًا سريعًا حيث أصبحت البطاريات أصغر حجمًا وأكثر قدرة على الحركة ، بحلول عام 1957 ، كانت صغيرة بما يكفي لتشغيل أول ساعة كهربائية للبيع بالتجزئة في العالم ” هاميلتون 500 ” من المسلم به أن العديد من هذه النماذج المبكرة كانت لديها آليات فاشلة ، ويجب أن تُعاد ، لكن بمرور الوقت كان نظام الملف اللولبي الذي يعمل بالبطارية من أكثر الملفات مثالية .

أول هاتف محمول يعمل بالبطارية

في عام 1973 ، كانت البطارية مفيدة في تمهيد الطريق لأكبر تحول ثقافي في القرن العشرين عندما كشف مارتن كوبر وفريق من المهندسين من موتورولا عن نموذج DynaTAC ، وهو أول هاتف خلوي في العالم ، حيث  أصبحت الهواتف في نهاية المطاف أصغر بكثير وأكثر قوة (إلى جانب البطاريات الموجودة بداخلها) .

أحدث جهاز Walkman

منح جهاز إستماع سوني الياباني الناس القدرة على سماع الموسيقى التصويرية في حياتهم الخاصة ، ولم يكن ذلك ممكنًا بدون الخلية الجافة الصغيرة AA ، وهذا يعد تحول ثقافي رئيسي للتكنولوجيا الشخصية .

أكبر بطارية في العالم

أعلنت تيسلا في عام 2017 عن خطط لبناء أكبر بطارية ليثيوم أيون في العالم ، مما يعزز مكانتها كرائد في مجال تخزين البطاريات ، وسيتم إنشاء بطارية 129 ميجا واط في جنوب أستراليا وإقرانها بمزرعة للرياح ، مما يبرز حقيقة أن مفتاح المستقبل المستدام يكمن في استخدام التكنولوجيا لزيادة كفاءة توليد الطاقة المتجددة وتخزينه.