Baterie v minulosti

Baterie v minulosti – OBSAH

1. Jednou a dost
2. Doba olověná stále pokračuje, byť pouze omezeně
3. Kadmium nabízí vyšší energetickou hustotu, ale je toxické

Jednou a dost

Baterie mají dlouhou historii, která možná sahá až do roku 200 před naším letopočtem, ze kterého pochází artefakt zvaný baghdádská baterie. Jde o hliněnou nádobu s železnou a měděnou elektrodou, která se možná používala na galvanické pokovování, ale to už bohužel nezjistíme, protože tu věc někdo ukradl z iráckého muzea za Druhé války v Zálivu v roce 2003.

Za první skutečně prokazatelnou elektrickou baterii považujeme tak zvaný voltaický sloupec, který sestavil italský chemik Alessandro Volta v roce 1799. Šlo o jednorázovou baterii, která dokázala dávat vyšší napětí řazením dalších a dalších článků do sloupce, čímž se ukázaly základní vlastnosti jak elektrochemických článků, tak i jejich řazení do sekvencí – do baterií.

Doba olověná stále pokračuje, byť pouze omezeně

Jednorázové baterie ve skutečnosti nejsou moc zajímavé, pokud odhlédneme od aplikací, které využívají velmi malé odběrové proudy a kde se baterie bude měnit jen párkrát za život zařízení. Skutečná změna bateriových technologií přišla až ve chvíli, kdy vznikly nabíjecí akumulátory, které šlo opakovaně nabíjet a vybíjet.

Francouzský fyzik Gaston Plante v roce 1859 vynalezl olověné akumulátory, které jsou vlastně úspěšné dodnes. Ty jsou založené na zvratné chemické reakci, kdy se místo odebírání proudu začne proud dodávat, směr chemické reakce se otočí a tím je možné baterii znovu nabíjet. Jeho baterie využívala reakci kyseliny sírové a olova – a tyto baterie se vlastně používají v automobilovém průmyslu dodnes, protože kyselina je sice korozivní a baterie má poměrně nízkou energetickou hustotu (zhruba 35 Wh/kg), ale baterie založené na tomto principu jsou levné, spolehlivé a snesou provoz za nízkých i vysokých teplot.

Takovou baterii používal například Macintosh Portable (1989), který používal SLA baterie (Sealed Lead Acid) a se spotřebou 5 wattů dokázal na jedno nabití jet až 10 hodin. Stroj to byl rozměrný s nepodsvícenou obrazovkou – a s komplikovaným zapojením napájení, které vyžadovalo pro boot přítomnost baterie. Olověné akumulátory se používají stále, protože jsou relativně levné na výrobu a je možné je celkem rozumně recyklovat, i když by je nikdo neměl otevírat doma.

Kadmium nabízí vyšší energetickou hustotu, ale je toxické

Významné zlepšení představují dobíjecí nikl-kadmiové články (NiCd). Tento typ baterie byl vynalezen švédským vynálezcem Waldemarem Jungerem v roce 1899 – a okamžitě bylo jasné, že jde o typ baterií, které jsou mnohem lepší než olověné akumulátory. Energetická hustota vzrostla na 60 Wh/kg, baterie měly nižší napětí 1,2 V, ale při vybíjení měly jen nízký pokles napětí. Baterie byly zcela pevné, neobsahovaly agresivní elektrolyt, který by se mohl z baterie vylít – a také měly pěkné vlastnosti, jako velký počet vybíjecích a nabíjecích cyklů – až 2 000, pokud jste se o ně dobře starali.

Tyto baterie zpočátku trpěly tak zvaným paměťovým efektem, což znamená, že pokud se opakovaně vybíjely jen na určitou úroveň, baterie se začala chovat, jako by měla trvale sníženou kapacitu. Výhodou bylo naopak to, že dokázala dávat vysoké proudy, takže se často používala v domácím aku nářadí, ale překvapivě i například u nouzového osvětlení a u medicínského vybavení.

Kvůli obsahu jedovatého kadmia jsou od roku 2006 na území EU zakázané. To ale v zásadě nevadí, protože u domácí elektroniky je nahradily podstatně kapacitnější lithium-iontové baterie – a klasické tužkovky naopak nikl-metal hydridové baterie, které mají podobné vlastnosti, ale nejsou toxické.

Za více než 200 let, co elektrické baterie používáme, jsme je zdokonalili natolik, že je můžeme používat i v autech. Přesto stále využíváme staré olověné akumulátory, protože jsou levné a spolehlivé. Články založené na niklu postupně opouštíme a zaměřujeme se na ty využívající jako hlavní složku lithium. Tyto akumulátory nabízí stabilitu, vysokou hustotu energie a v budoucnu se snad dočkáme nižší ceny.

Michal Rybka

Michal Rybka je publicista a nadšenec s 20 lety zkušeností v IT a gamingu. Je kurátorem AlzaMuzea a YouTube kanálu AlzaTech. Napsal několik fantasy a sci-fi povídek, které vyšly v knižní podobě, a pravidelně pokrývá páteční obsah na internetovém magazínu PCTuning.