Chi ha inventato le batterie?

La maggior parte di noi utilizza batterie in molte forme e forme nella vita di tutti i giorni e le dà per scontate. Dalla sveglia che ci sveglia la mattina e l’auto che guidiamo per andare al lavoro, al pacemaker che ci mantiene in vita e alla batteria del telefono che ci permette di comunicare. Ma le batterie hanno attraversato un lungo viaggio di scoperta e sviluppo per arrivare dove sono oggi.

In questo elenco diamo uno sguardo ad alcuni dei progressi fondamentali nella storia delle batterie che hanno contribuito a modellarne il miglioramento e l'evoluzione (Figura 1).

Batteria di Bagdad (1700): nel 1938, Wilhelm Konig, un archeologo tedesco, portò alla luce vasi di terracotta delle dimensioni di un pugno umano a Khujut Rabu, vicino a Bagdad, in Iraq. Questi vasi risalenti a 2.200 anni fa erano costituiti da un'asta di ferro all'interno di un cilindro di rame, sigillato con un tappo di asfalto. Si ipotizza che questi vasi fossero utilizzati dagli abitanti della civiltà dei Parti, che governavano la regione 2000 anni fa, come batterie elettriche per galvanizzare l'oro sull'argento. Questo assemblaggio è diventato noto come la “Batteria di Bagdad”. Tuttavia, è importante notare che attualmente non esistono prove concrete a sostegno di questa speculazione, e anche la datazione di questi manufatti rimane alquanto controversa.1

Pila voltaica (1800): Alessandro Volta, considerato il “vero” scopritore delle batterie, 1 realizzò e introdusse la prima dimostrazione di successo di una batteria moderna, comunemente chiamata pila voltaica. Questo dispositivo consisteva in una serie di piastre di zinco e argento impilate insieme, ciascuna piastra separata da un panno imbevuto di una soluzione di acido e sale. Questa invenzione segnò una pietra miliare significativa, poiché aprì la strada a progressi rivoluzionari nella comunicazione a lunga distanza, compreso lo sviluppo dei telegrafi alla fine degli anni '30 dell'Ottocento e, molto più tardi, del telefono negli anni '70 dell'Ottocento. Tuttavia, la pila voltaica originale ha incontrato una sfida a causa dello sviluppo di bolle di idrogeno a seguito di reazioni chimiche che aderivano alle superfici degli elettrodi. Questo problema ha portato a un rapido calo delle prestazioni della batteria, rendendola di uso pratico limitato.

Cella di Daniel (1836): il chimico inglese John Daniel risolse il degrado delle prestazioni della pila voltaica nel 1836 con la scoperta di una batteria a due fluidi, denominata cella di Daniel.2 Il sistema consisteva in un vaso di vetro con un anodo di zinco su superiore e un catodo di rame nella parte inferiore. Come elettrolita è stato utilizzato un liquido a due strati di CuSO4 concentrato e H2SO4 diluito. Fu sfruttato commercialmente principalmente per alimentare i telegrafi fino alla fine del XIX secolo, quando l'introduzione di altri progetti innovativi ne oscurò l'importanza. Tutti i vari progetti di batterie fino ad oggi si basavano su una filosofia monouso, dove gli elettrodi, una volta consumati dalla reazione chimica, non potevano essere rigenerati, definendo quelle che oggi vengono chiamate celle primarie.

Cella di accumulo piombo-acido (1854): il fisico tedesco Wilhelm Josef Sinsteden nel 1854 portò alla luce il concetto di batterie ricaricabili utilizzando due fogli di piombo in un contenitore di H2SO4 diluito. Poco dopo, nel 1859, il fisico francese Gaston Planté introdusse la prima batteria ricaricabile al piombo-acido3 che rivoluzionò il mondo. Consisteva in un doppio foglio di piombo con una striscia di gomma tra loro come separatore, che veniva nuovamente arrotolato a spirale e immerso nell'elettrolita diluito H2SO4.

Cella di Leclanché (1866): Nel 1866, George Leclanché, un fisico francese, introdusse diverse innovazioni e deviazioni significative dall'approccio prevalente di quel tempo. Sviluppò un nuovo tipo di batteria che utilizzava MnO2 come uno degli elettrodi, segnando il primo utilizzo di un ossido per questo scopo.1 L'ossido di piombo non fu incorporato nella progettazione delle batterie al piombo fino al 1881. Il servizio telegrafico del Belgio rapidamente adottò questa tecnologia nel 1867, dimostrando una transizione eccezionalmente rapida dal brevetto al mercato.1 Leclanché introdusse anche l'uso della soluzione NH4Cl come elettrolita,4 che divergeva dalla pratica prevalente di impiegare acidi protonici.