Первые типы аккумуляторов

Своим рождением аккумуляторы – перезаряжаемые батареи – обязаны 1859-му году. Именно тогда физик Гастон Планте в результате множества опытов пришёл к конструкции, состоящей из ряда свинцовых пластин, которые при зарядке покрывались окисью свинца, а при разрядке выделяли кислород и жидкость. Этот тип аккумуляторов в дальнейшем был назван свинцово-кислотным и сохранил своё значение до наших времён.

Аккумулятор Планте выглядел следующим образом: две полосы листового свинца, между которыми вкладывалась прокладка из ткани, оборачивались вокруг палки. Полученный свёрток стягивался резиновыми кольцами и вставлялся в сосуд с кислотой. При многократных зарядах-разрядах на поверхностях пластин образовывался действующий слой, что повышало ёмкость этого аккумулятора. Однако это свойство имело и обратную сторону – из-за необходимости предварительного «разгона» ёмкости аккумулятора устройства Планте были трудоёмки в производстве и весьма недёшевы.

Следующая ступень развития аккумуляторов связана с нововведением Камилла Фора. В 1880-м году он впервые применил решетчатые свинцовые пластины, ячейки которых были набиты особым веществом, изготовленным заранее. Это изобретение весьма упростило процесс формовки аккумуляторов, что, естественно, отразилось на цене продукции в сторону её уменьшения.

Продолжение эволюции аккумуляторов проходило по пути улучшения способа Фора – разрабатывались новые методы заполнения и формовки решетчатых пластин, но при этом общая схема свинцово-кислотных аккумуляторов не изменялась.

Свинцовые аккумуляторы обладали рядом крупных, неустранимых недостатков: весьма большой вес в расчёте на ёмкость, невозможность хранения без порчи аккумулятора в разряженном состоянии. Это стимулировало попытки разработать и изготовить аккумуляторы на основе других металлов.

В качестве одного из примеров альтернативных аккумуляторов того времени можно представить элемент Лаланда – простейшую конструкцию, к сожалению, также не лишённую недостатков. При пропускании через элемент Лаланда тока в обратном направлении медь превращалась в окись меди, жидкость восстанавливала свои свойства, а на цинковом электроде происходило осаждение цинка в виде порошка. Последнее явление стало основной проблемой, мешавшей распространению элемента Лаланда в качестве аккумулятора, потому что осевший на электроде цинк удерживался недостаточно прочно и не обеспечивал хороший контакт. Но по сравнению со свинцовыми аккумуляторами описанный экземпляр имел существенное преимущество – малую массу на единицу ёмкости.

В дальнейшем многие ученые, такие, как Ренье, Сомелин, Дариус, проводили работы по усовершенствованию элемента Лаланда. В 1901 году Эдисон и Юнгнер представили общественности новый тип несвинцового аккумулятора.

Аккумулятор Эдисона состоял из двух групп пластин – одна содержала окись железа, а другая – окись никеля, опущенных в 20% раствор едкого кали (или иной едкой щёлочи), с прибавлением 0,5-1% едкого лития. Этот тип аккумуляторов известен до сих пор под названием железо-никелевого.

Элементы Эдиссона и Юнгнера получили широкую известность и признание. Их применение оправданно в ситуациях, когда необходима малая масса аккумулятора, а также важна неприхотливость его к зарядке: в отличие от свинцовых, эти аккумуляторы можно хранить разряженными. Однако за счёт главных недостатков – высокой цены, малой отдачи и низкого напряжения – железо-никелевые аккумуляторы не смогли вытеснить свинцовые, но прочно заняли нишу переносных, мобильных устройств и установок, в то время как за свинцовыми аккумуляторами осталось широкое поле стационарных систем.