Прошлое, настоящее и будущее аккумуляторных технологий

Jul 31, 2023

Just_Super/iStock

С момента первых открытий электричества аккумуляторы превратились в основу современных технологий, а передовые инновации продолжают появляться и сегодня. Батареи позволили электрифицировать мир, произвести революцию в промышленности и раскрыть технологический потенциал.

Но что это такое и как они работают? Как они менялись на протяжении истории? Какими они будут в будущем? Давайте взглянем.

Проще говоря, современный мир, каким мы его знаем, был бы невозможен без батарей. От устройств жизнеобеспечения, таких как кардиостимуляторы, до мобильных телефонов, аккумуляторы питают множество портативных электронных устройств вокруг вас.

В последние десятилетия они также нашли применение в электромобилях и рекламируются как «серебряная пуля» для будущих систем хранения возобновляемой энергии. Они обеспечивают удобный и портативный источник электрической энергии, позволяющий нам оставаться на связи, работать эффективно и могут сделать возможным более устойчивое будущее при подзарядке возобновляемыми источниками энергии.

Будьте впереди своих коллег в области технологий и инженерии — The Blueprint

ЮРИЙ БУХТА/iStock

Их полезность заключается в их способности хранить и поставлять электроэнергию по требованию. Это позволяет использовать устройства и оборудование даже в местах без постоянного электроснабжения. Кроме того, батареи имеют решающее значение для автономного использования, поскольку они позволяют поставлять электроэнергию в изолированные районы. Они жизненно важны при реагировании на стихийные бедствия, поскольку обеспечивают альтернативные источники энергии для важных объектов, таких как больницы, системы связи и аварийное освещение.

Инновации в аккумуляторных технологиях способствуют прогрессу в различных отраслях. Эксперты постоянно стремятся улучшить характеристики аккумуляторов за счет увеличения плотности энергии, сокращения времени зарядки и увеличения общего срока службы. Прогресс, достигнутый в этой области, имеет множество преимуществ, таких как улучшение электронных устройств для клиентов, упрощение использования электромобилей и включение возобновляемых источников энергии в энергосети.

До изобретения «настоящих» батарей в середине 18 века экспериментаторы использовали «лейденские банки» для хранения электрического заряда. Эти банки были ранней версией конденсаторов, которые физически сохраняли заряд и высвобождали его весь сразу, в отличие от электрохимических элементов. Чтобы увеличить силу заряда, экспериментаторы соединили множество баночек вместе.

Одним из таких экспериментаторов был Бенджамин Франклин, изобретатель из колониальной Америки, который, возможно, придумал термин «электрическая батарея» для описания своих устройств — игра на военном термине, обозначающем совместное функционирование оружия.

Однако пройдет еще несколько лет, прежде чем начнут развиваться настоящие аккумуляторные технологии. В конце 18 века Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта провели эксперименты с «вольтовыми столбами», которые обычно считаются первыми признанными батареями. Они были изготовлены путем чередования слоев цинковых и медных дисков со слоями картона, пропитанного рассолом, что производило непрерывный поток электричества. Изобретение Вольты проложило путь к разработке батарей, способных хранить и доставлять электрическую энергию.

В начале 1800-х годов Джон Фредерик Дэниел создал инновационную батарею под названием «ячейка Дэниела». В этой батарее использовались отдельные растворы электролитов с медными и цинковыми электродами, что значительно снизило внутреннее сопротивление, улучшило стабильность и повысило эффективность. Он оказался надежным источником энергии для телеграфных сетей, делая возможной связь на большие расстояния.

В 1859 году Гастон Планте создал революционное изобретение в истории аккумуляторов — ставшую повсеместной свинцово-кислотную батарею. В первой в мире перезаряжаемой батарее использовались электроды из свинца и диоксида свинца, погруженные в сернокислый электролит. Это изобретение стало революционным в области хранения энергии, открыв двери для широкого использования батарей в различных областях. К ним относятся первые электромобили, а также стационарные энергосистемы.