Die Geschichte der Batterie

Die Leidener Flasche ist die älteste Bauform eines Kondensators. Sie besteht aus einem Glasgefäß, das innen wie außen mit Metall belegt ist. Das Glas wirkt als Isolator. Das Prinzip der Leidener Flasche wurde unabhängig voneinander 1745 von dem Domdechanten Ewald Jürgen Georg von Kleist in Cammin (Pommern) und ein Jahr später von dem Physiker Pieter van Musschenbroek in Leiden gefunden, als sie bei Laborversuchen mit Anordnungen von Gläsern und Metallteilen elektrische Stromschläge erlitten. Die Leidener Flasche und ähnliche Laborgeräte wurden in der Folge vornehmlich zur publikumswirksamen Demonstration von Stromschlägen (auch als "Kleist'scher Stoß" bekannt geworden) eingesetzt, bei später zunehmenden Kenntnissen über das Wesen der Elektrizität auch als Stromquelle für fortgeschrittenere Experimente: Benjamin Franklin verband eine Leidener Flasche über eine Metallschnur mit einem Drachen, den er in den Himmel steigen ließ. Es gelang ihm mit diesem gefährlichen Experiment, Ladung von Gewitterwolken auf die Leidener Flasche zu übertragen. Er prägte den Begriff „electrical condenser“, welche im angelsächsischem noch häufig synonym zum „capacitor“ gebraucht wird. Da die Leidener Flaschen eine besonders hohe Spannungsfestigkeit haben, werden sie heute noch für Hochspannungs-Experimente eingesetzt. Sie lassen sich aus PET-Flaschen aufbauen, welche gegenüber Glasflaschen deutlich verbesserte Eigenschaften besitzen.

Ein verbesserter Kondensator wurde 1775 durch Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Graf von Volta (1745 - 1827) erfunden, welchen er mit „electrophorous“ (Elektrizitätsträger) bezeichnete. Er bestand aus zwei Metallplatten, die durch eine Ebonitschicht gegeneinander isoliert waren. Man kann diese Anordnung bereits als Prototyp moderner Kondensatoren betrachten. Der Einsatz besserer Dielektrika führte später zu einer Reduzierung der Baugröße. Etwa 1850 wurde Glimmer, ein natürlich vorkommendes Mineral, in Scheiben geschnitten als Isolator verwendet; kommerziell wurden diese Kondensatoren mit dem ersten Weltkrieg hergestellt. Gewickelte Papier- und Keramikkondensatoren sind seit 1876 bzw. 1900 in Gebrauch.

Volta's größte und erfolgreichste Erfindung war jedoch die um 1800 konstruierte voltasche Säule, die erste funktionierende Batterie. Sie bestand aus wechselweise übereinander geschichteten Kupfer- und Zinkplatten. Die Platten wurden durch Tuchfetzen, die mit Säure getränkt waren, voneinander getrennt.

Anfang des 19. Jahrhunderts hielt Volta viele Vorträge im Institut von Frankreich, an denen auch Napoleon Bonaparte teilnahm. Bonaparta half später Volta bei den Experimenten zur Funkenbildung einer Batterie, beim Schmelzen eines Stahldrathes, beim Entladen einer elektrischen Pistole sowie bei dem Zersetzen von Wasser in seine Elemente.

Der englische Chemiker Dr. William Cruickshank entwickelte 1802 die erste Batterie, die für eine Massenproduktion geeignet war. Er legte zwischen eine Schicht Kupferblätter Plättchen aus Zink und stellte dies in eine geschlossene Holzkiste. Diese füllte er dann mit einer Salzlauge.

Im Jahre 1810 sorgte der englische Chemiker Sir Humphry Davy für Aufsehen bei seinen Vorlesungen in der Royal Institution in London. Davy befestigte an den Enden der größten Batterie Holzkohlestifte und erzeugte eine Lichtbogen von ca. 10 Zentimeter Ausmaß. Dieses Experiment war später die Grundlage die elektrischen Bogenlampen und die ersten Kinoprojektoren.

Bei allen Batterien dieser Zeit handelte es sich um Primärzellen - diese konnte nicht wieder aufgeladen werden. 1859 erfand der französische Physiker Gaston Plante die erste wiederaufladbare Batterie. Er stellte fest, dass die größte Ablage und die nützlichsten Effekte erhalten wurden, indem man Leitungsplatten in einer vedünnten Schwefelsäure verwendete. Noch heute findet diese Erfindung Anwendung.

Eine weiter wichtige Erfindung dieser Generation war die Elektrizität durch Magnetfelder. Andre-Marie Ampere (1775 - 1836) stellte 1820 fest, dass Leiter, durch die ein elektrischer Strom floß, sich manchmal abstiessen und manchmal anzogen. Michael Faraday (1791 - 1867) zeigte 1831, wie eine Kupferscheibe einen konstanten Elektrizitätsfluss liefern kann, wenn sie sich in einem startken Magnetfeld dreht. Faraday war erfolgreich bei der Gewinnung einer endlosen elektrischen Kraft, solange Bewegung zwischen dem Kern und dem Magnet war.

Die Nickel-Cadmium-Batterie wurde 1899 von dem Schweden Waldemar Jungner entwickelt. Der NiCd-Akkumulator gehört zu den alkalischen Batteriesystemen, an denen auch Thomas Alva Edison zu der Zeit parallel gearbeitet hat. Ein wesentlicher Unterschied zu dem bis dahin bekannten Bleiakkumulator ist, dass das Elektrolyt während der Ladung und Entladung unverändert bleibt.

1910 begann die industrielle Fertigung des NiCd-Akkumulators in Schweden. Diese ersten NiCd-Akkumulatoren hatten sogenannte Taschenelektroden, die auch heute noch üblich sind. Ungefähr 1930 wurden in Deutschland sogenannte Sinterelektroden entwickelt. Das Prinzip der gasdichten Zellen wurde 1933 von Dassler veröffentlicht. Serienreife gasdichte Zellen waren in den 50er Jahren verfügbar. Bis in die 90er Jahre hat sich der NiCd-Akkumulator zu der meistgebräuchlichen wiederaufladbaren Batterie im Endverbraucherbereich entwickelt. Zukünftig werden Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH) und Lithium-Systeme mehr Bedeutung bekommen, da sie höhere Energiedichten aufweisen und keine umweltschädlichen Schwermetalle wie Cadmium enthalten.

In den frühen siebziger Jahren erschien dann die erste Lithium Batterie. Später wurden dann Versuche gestartet, wieder aufladbare Lithium Batterien zu entwickeln. Diese Versuche scheiterten jedoch aufgrund von Sicherheitsrisiken.

Sony-Corporation brachte 1991 die erste Lithium-Ion-Batterie auf den Markt, bei der die Energiedichte zwar kleiner war als beim Lithiummetall, jedoch waren Lithium-Ionen sicherer.