De geschiedenis van batterijen

De batterij van Bagdad is mogelijk de allereerste elektrische cel ter wereld. Ze werd in 1938 ontdekt in het moderne Irak en bestaat uit een terracotta pot van 13 cm hoog, met daarin een ijzeren staaf in een koperen cilinder. Archeologen zijn het oneens over zowel de datering als de beoogde functie van het object. Sommigen geloven dat het werd gebruikt voor electroplating; een proces waarbij met behulp van elektriciteit een dunne laag metaal op een voorwerp wordt aangebracht. Anderen suggereren dat het een religieus artefact was om heilige teksten te bewaren of mogelijk zelfs om gelovigen een elektrisch schokje te geven!

De echte grootvader van de moderne batterij is Alessandro Volta, een Italiaanse wetenschapper die de zuil van Volta bedacht. Deze bestond uit een glazen buis gevuld met schijfjes koper (kathode) en zink (anode) die op elkaar waren gestapeld, gescheiden door met pekel doordrenkte stukken papier (elektrolyt). 

Het produceerde een stabiele maar zwakke elektrische stroom, en weerlegde zo het idee dat elektriciteit alleen door levende organismen kon worden gecreëerd. Dit inspireerde generaties wetenschappers om zijn werk te herzien en te verbeteren, wat uiteindelijk leidde tot de moderne batterij.

De volgende grote stap in de batterijtechnologie was de eerste oplaadbare cel, die vandaag nog steeds gebruikt wordt: de loodzuurbatterij. Deze werd in 1859 uitgevonden door de Franse natuurkundige Gaston Planté en effende de weg voor innovaties in het openbaar vervoer en de automobielindustrie. Het oorspronkelijke ontwerp werd verbeterd door Camille Alphonse Faure, zodat het beter geschikt was voor massaproductie in de late jaren 1800.

Tot op dit punt waren alle functionele batterijen natte-celbatterijen (de elektrolyt was volledig vloeibaar), wat betekende dat de batterijen plat en stabiel moesten worden gehouden voor een betrouwbare en veilige werking. Dit veranderde volledig toen Carl Gassner de Leclanché-cel verbeterde tot de eerste commercieel succesvolle droogcelbatterij. Dat deed hij door de batterij af te sluiten en de elektrolyt te veranderen van vloeistof naar pasta. Enkele jaren later, in 1887, verbeterde Yai Sakizo uit Japan de zink-koolstofbatterij nog verder.

De moderne alkalinebatterij werd uitgevonden door Lewis Urry, een werknemer van Eveready: het eerste bedrijf dat in de late 19de eeuw zink-koolstofbatterijen op grote schaal produceerde. Met de taak om hun bestaande ontwerp van zink-koolstofbatterijen te verbeteren, verving Urry de zure elektrolyt door een alkalische oplossing van kaliumhydroxide, en verving hij de vaste zinkanode door zinkpoeder. Zo creëerde hij een duurzamere en beter presterende batterij die vandaag de dag nog steeds heel erg populair is. Urry krijgt ook de eer voor de uitvinding van de lithiumbatterij.

Herlaadbare lithiumbatterijen werden in de jaren 1970 en 1980 ontwikkeld door verschillende wetenschappers en onderzoekers over de hele wereld. Vroege voorstellen wezen op een aantal obstakels die overwonnen moesten worden om een veilig, economisch haalbaar product te creëren. De lithium-ionbatterij maakte haar commerciële debuut in 1991, uitgebracht door Sony en Asahi Kasei. Sindsdien zijn er heel wat iteraties van de cel verschenen. In 2019 ontvingen John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham en Akira Yoshino de Nobelprijs voor Scheikunde voor hun rol in de ontwikkeling van de lithium-ionbatterijtechnologie.

Universiteiten en onderzoeksinstituten over de hele wereld zijn druk bezig met het verkennen en ontwikkelen van verbazingwekkende nieuwe batterijtechnologieën. Deze zullen de manier waarop we elektriciteit gebruiken herdefiniëren en ons mogelijk helpen in de strijd om het milieu te beschermen.

De batterijparken van Tesla kunnen genoeg hernieuwbare energie opslaan om een hele stad van stroom te voorzien. IBM werkt aan een zeewaterbatterij die op verschillende vlakken al beter presteert dan lithium-ion. De Bill Gates Foundation financiert de ontwikkeling van urinebatterijen, en andere organisaties werken aan een methode om apparaten op te laden via wifi. Dit zijn nog maar enkele van de mogelijke volgende stappen in de batterijtechnologie.