बैटरी का इतिहास

19वीं शताब्दी के अंत के चारो ओर विद्युत जनरेटर और विद्युत जालक के विकास से पूर्व विद्युत उत्पन्न करने वाला विद्युत का प्राथमिक स्रोत प्रदान करती थी। बैटरी प्रौद्योगिकी में निरंतर सुधारों ने प्रारंभिक वैज्ञानिक अध्ययनों से लेकर टेलीग्राफ और टेलीफ़ोन के उदय तक प्रमुख विद्युत प्रगति को सुविधाजनक बनाया है, जिससे अंततः पोर्टेबल कंप्यूटर, मोबाइल फोन, वैद्युत कार और अनेक अन्य विद्युत उपकरण सामने आए है।

इस प्रकार से छात्रों और इंजीनियरों ने व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण अनेक प्रकार की बैटरी विकसित कीं है। नम सेल खुले कंटेनर होते थे जिनमें तरल वैद्युतअपघट्य और धातु इलेक्ट्रोड होते थे। जब इलेक्ट्रोड पूर्ण रूप से से नष्ट हो जाए, तब इलेक्ट्रोड और वैद्युतअपघट्य को प्रतिस्थापित करके नम सेल को नवीनीकृत किया जाता है। अतः खुले कंटेनर मोबाइल या पोर्टेबल उपयोग के लिए अनुपयुक्त हैं। टेलीग्राफ और टेलीफोन प्रणालियों में नम सेलों का व्यावसायिक उपयोग किया जाता था। प्रारंभिक इलेक्ट्रिक कारों में अर्ध-सीलबंद नम सेलो का उपयोग किया जाता था।

चूंकि बैटरियों का महत्वपूर्ण वर्गीकरण उनके जीवन चक्र के अनुसार किया गया है। प्राथमिक बैटरियां असेंबल होते ही धारा उत्पन्न कर सकती हैं, किन्तु बार सक्रिय तत्वों का उपभोग हो जाने के बाद, उन्हें विद्युत रूप से रिचार्ज नहीं किया जा सकता है। लेड-एसिड बैटरी और उसके बाद के द्वितीयक या चार्जेबल प्रकारों के विकास ने सेल में ऊर्जा को बहाल करने की अनुमति दी है, जिससे स्थायी रूप से एकत्रित सेलो का जीवन बढ़ गया है। इस प्रकार से 20वीं सदी के उत्तरार्ध में निकेल और लिथियम आधारित बैटरियों की प्रारंभ ने शक्तिशाली टॉर्च से लेकर मोबाइल फोन तक असंख्य पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का विकास संभव बना दिया है। अधिक उच्च स्थिर बैटरियां जालक ऊर्जा संचयन में कुछ अनुप्रयोग खोजती हैं, जिससे विद्युत ऊर्जा वितरण नेटवर्क को स्थिर करने में सहायता मिलती है।

आविष्कार
इस प्रकार से 18वीं शताब्दी के मध्य से, बैटरियों के अस्तित्व में आने से पूर्व, प्रयोगकर्ताओं ने विद्युत चार्ज को संग्रहित करने के लिए लेडेन जार का उपयोग किया था। संधारित्र के प्रारंभिक रूप के रूप में, लेडेन जार, इलेक्ट्रोकेमिकल सेलो के विपरीत, अपने चार्ज को भौतिक रूप से संग्रहीत करते थे और इसे ही बार में प्रवाहित कर देते थे। अनेक प्रयोगकर्ताओं ने प्रबल चार्ज बनाने के लिए अनेक लेडेन जार को साथ जोड़ने का कार्य किया है, और उनमें से एक, औपनिवेशिक अमेरिका के आविष्कारक बेंजामिन फ्रैंकलिन, अपने समूह को विद्युत बैटरी कहने वाले प्रथम व्यक्ति हो सकते हैं, जो की हथियारों के साथ कार्य करने के लिए सैन्य शब्द पर नाटक है।

लुइगी गैलवानी के कुछ निष्कर्षों के आधार पर, एलेसेंड्रो वोल्टा, मित्र और साथी वैज्ञानिक, का मानना ​​​​है कि देखी गई विद्युत घटनाएं नम मध्यस्थ द्वारा जुड़े दो अलग-अलग धातुओं के कारण होती हैं। उन्होंने इस परिकल्पना को प्रयोगों के माध्यम से सत्यापित किया है, और 1791 में परिणाम प्रकाशित किए है। अतः 1800 में, वोल्टा ने प्रथम सच्ची बैटरी का आविष्कार किया, जिसमें भौतिक के अतिरिक्त रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से चार्ज को संग्रहित और प्रवाहित किया गया है, जिसे वैद्युत पाइल के रूप में जाना जाता है। वैद्युत संग्रह में तांबे और जस्ता डिस्क के जोड़े दूसरे के ऊपर संग्रह होते थे, जो की खारा पानी (अर्थात, वैद्युतअपघट्य) में भिगोए वस्त्र या कार्डबोर्ड की परत से अलग होते थे। लेडेन जार के विपरीत, वैद्युत पाइल निरंतर विद्युत और स्थिर धारा का उत्पादन करता था, और उपयोग में नहीं होने पर समय के साथ थोड़ा चार्ज खो देता था, चूंकि उनके प्रारंभ मॉडल स्पार्क्स उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त प्रबल वोल्टेज का उत्पादन नहीं कर सके। उन्होंने विभिन्न धातुओं के साथ प्रयोग किया और पाया कि जस्ता और चांदी ने सर्वोत्तम परिणाम दिए है।

इस प्रकार से वोल्टा का मानना ​​था कि धारा दो अलग-अलग सामग्रियों के एक-दूसरे को स्पर्श का परिणाम था - वैज्ञानिक सिद्धांत जिसे संपर्क तनाव के रूप में जाना जाता है - और रासायनिक प्रतिक्रियाओं का परिणाम नहीं है। परिणामस्वरूप, उन्होंने जस्ता प्लेटों के क्षरण को असंबंधित दोष माना जिसे कदाचित् सामग्री को किसी प्रकार परिवर्तन करके ठीक किया जा सकता था। चूंकि, अनेक वैज्ञानिक इस क्षरण को रोकने में कभी सफल नहीं हुआ। वास्तव में, यह देखा गया कि जब अधिक धारा प्राप्त की गई तो संक्षारण तीव्र से हुआ। और इससे यह ज्ञात हुआ, कि संक्षारण वास्तव में बैटरी की धारा उत्पन्न करने की क्षमता का अभिन्न अंग था। इसने, आंशिक रूप से, इलेक्ट्रोकेमिकल सिद्धांत के पक्ष में वोल्टा के संपर्क तनाव को अस्वीकार किया था। अतः वोल्टा के क्राउन ऑफ कप्स और वैद्युत पाइल के चित्रों में ऊपर और नीचे दोनों ओर अतिरिक्त धातु डिस्क हैं, जिन्हें अब अनावश्यक माना जाता है। इस प्रकार से जिंक-कॉपर वैद्युत पाइल के इस खंड से जुड़े चित्र में आधुनिक डिजाइन है, जो संकेत है कि संपर्क तनाव वैद्युत पाइल के लिए वैद्युतवाहक बल का स्रोत नहीं है।

इस प्रकार से वोल्टा के मूल पाइल मॉडल में कुछ तकनीकी दोष थे, उनमें से वैद्युतअपघट्य लीक होना और खारा पानी से भीगे वस्त्र को संपीड़ित करने वाली डिस्क के भार के कारण शॉर्ट-सर्किट का कारण बनना सम्मिलित था। और विलियम क्रुइकशैंक (रसायनज्ञ) नामक स्कॉट्समैन ने तत्वों को संग्रह में संग्रह करने के अतिरिक्त बॉक्स में रखकर इस समस्या का समाधान किया था। इसे गर्त बैटरी के नाम से जाना जाता था। वोल्टा ने स्वयं प्रकार का आविष्कार किया जिसमें नमक के घोल से भरे कपों की श्रृंखला सम्मिलित थी, जो तरल में डूबे हुए धातु के चापों द्वारा साथ जुड़े हुए थे। इसे कप का मुकुट कहा जाता था। ये चाप दो अलग-अलग धातुओं (जैसे, जस्ता और तांबा) का मिश्रण करके बनाए गए थे। यह मॉडल उनके मूल पाइल्स से भी अधिक कुशल प्रमाणित हुआ, चूंकि यह उतना लोकप्रिय प्रमाणित नहीं था।

जितना वोल्टा की बैटरियों के साथ और समस्या कम बैटरी जीवन (अधिकतम घंटे का मूल्य) थी, जो दो घटनाओं के कारण हुई थी। प्रथम इस प्रकार था कि उत्पन्न धारा ने वैद्युतअपघट्य घोल को वैद्युतअपघट्य कर दिया, जिसके परिणामस्वरूप तांबे पर हाइड्रोजन बुलबुले की फिल्म बन गई, जिससे बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध निरंतर बढ़ गया (यह प्रभाव, जिसे ध्रुवीकरण कहा जाता है, आधुनिक सेलो में अतिरिक्त उपायों द्वारा प्रतिसाद दिया जाता है)। दूसरी घटना थी जिसे स्थानीय क्रिया कहा जाता था, जिसमें जिंक में अशुद्धियों के चारो ओर छोटे-छोटे शॉर्ट-सर्किट बनते थे, जिससे जिंक नष्ट हो जाता था। अतः इसके पश्चात समस्या 1835 में अंग्रेजी आविष्कारक विलियम स्टर्जन द्वारा हल की गई थी, जिन्होंने पाया कि मिश्रित जस्ता, जिसकी सतह को कुछ पारा (तत्व) के साथ इलाज किया गया था, स्थानीय क्रियाशीलता से ग्रस्त नहीं था। इस प्रकार से अपने दोष के अतिरिक्त, वोल्टा की बैटरियां लेडेन जार की तुलना में अधिक स्थिर धारा प्रदान करती हैं, और अनेक नवीन प्रयोगों और खोजों को संभव बनाती हैं, जैसे कि अंग्रेजी सर्जन एंथोनी कार्लिस्ले और अंग्रेजी रसायनज्ञ विलियम निकोलसन (रसायनज्ञ) द्वारा पानी का प्रथम विद्युत् अपघटन है।

डैनियल सेल
अतः जॉन फ्रेडरिक डेनियल नाम के रसायन विज्ञान के अंग्रेजी प्रोफेसर ने प्रथम वैद्युतअपघट्य द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन का उपभोग करने के लिए दूसरे वैद्युतअपघट्य का उपयोग करके वैद्युत संग्रह पाइल में हाइड्रोजन बुलबुले की समस्या को हल करने की विधि खोजी। अतः 1836 में, उन्होंने डेनियल सेल का आविष्कार किया, जिसमें कॉपर सल्फेट के घोल से भरा तांबे का बर्तन होता है, जिसमें सल्फ्यूरिक एसिड और जिंक इलेक्ट्रोड से भरा बिना शीशे वाला मिट्टी का कंटेनर डुबोया जाता है। चूंकि मिट्टी के बर्तन का अवरोध छिद्रपूर्ण होता है, जो की आयनों से निकेलने की अनुमति देता है किन्तु घोल को मिश्रण से बचाता है।

डेनियल सेल बैटरी (विद्युत) विकास के प्रारंभ दिनों में उपयोग की जाने वाली आधुनिक तकनीक की तुलना में बड़ा सुधार था और विद्युत का प्रथम प्रयोगात्मक स्रोत था। यह वैद्युत सेल की तुलना में अधिक दीर्घ और अधिक विश्वसनीय धारा प्रदान करता है। यह अधिक सुरक्षित और कम संक्षारक भी है। इसका ऑपरेटिंग वोल्टेज लगभग 1.1 वोल्ट है। यह शीघ्र ही उपयोग के लिए उद्योग मानक बन गया है, विशेष रूप से नवीन टेलीग्राफ नेटवर्क के साथ उपयोग किया जाता है।

अतः डेनियल सेल का उपयोग वोल्ट की परिभाषा के लिए प्रथम कार्य मानक के रूप में भी किया गया था, जो वैद्युतवाहक बल की इकाई है।

बर्ड्स सेल
इस प्रकार से डेनियल सेल के संस्करण का आविष्कार 1837 में गाइज़ अस्पताल के चिकित्सक गोल्डिंग बर्ड द्वारा किया गया था, जिन्होंने समाधानों को अलग रखने के लिए प्लास्टर ओफ़ पेरिस बैरियर का उपयोग किया था। इस सेल के साथ बर्ड के प्रयोग विद्युत धातुकर्म के नवीन अनुशासन के लिए कुछ महत्वपूर्ण थे।

छिद्रपूर्ण पॉट सेल
डैनियल सेल के छिद्रपूर्ण पॉट संस्करण का आविष्कार 1838 में लिवरपूल उपकरण निर्माता जॉन डांसर द्वारा किया गया था। इसमें केंद्रीय जस्ता एनोड होता है जिसे जिंक सल्फेट समाधान वाले छिद्रपूर्ण मिट्टी के बर्तन में डुबोया जाता है। इसके अतिरिक्त, छिद्रपूर्ण बर्तन को तांबे के डिब्बे में उपस्तिथ कॉपर सल्फेट के घोल में डुबोया जाता है, जो सेल के कैथोड के रूप में कार्य करता है। और छिद्रपूर्ण अवरोध का उपयोग आयनों को निकेलने की अनुमति देता है किन्तु समाधानों को मिश्रण से बचाता है।

गुरुत्वाकर्षण सेल
अतः 1860 के दशक में, कॉलॉड नाम के फ्रांसीसी व्यक्ति ने डेनियल सेल के प्रकार का आविष्कार किया जिसे गुरुत्वाकर्षण सेल कहा जाता है। इस सरल संस्करण ने छिद्रपूर्ण अवरोध को दूर कर दिया था। इससे प्रणाली का आंतरिक प्रतिरोध कम हो जाता है और इस प्रकार, बैटरी अधिक प्रबल धारा उत्पन्न करती है। यह शीघ्र ही अमेरिकी और ब्रिटिश टेलीग्राफ नेटवर्क के लिए रोचक बैटरी बन गई और 1950 के दशक तक इसका व्यापक रूप से उपयोग किया गया था।

ग्रेविटी सेल में ग्लास जार होता है, जिसमें नीचे कॉपर कैथोड होता है और रिम के नीचे जिंक एनोड नीचे की ओर होता है। कॉपर सल्फेट क्रिस्टल कैथोड के चारों ओर बिखरे हुए हैं और फिर जार को आसुत जल से भर दिया जाता है। जैसे ही धारा खींचा जाता है, एनोड के चारों ओर शीर्ष पर जिंक सल्फेट घोल की परत बन जाती है। इस ऊपरी परत को इसके कम घनत्व और सेल की ध्रुवता के कारण निचली कॉपर सल्फेट परत से अलग रखा जाता है।

जिंक सल्फेट परत गहरे नीले कॉपर सल्फेट परत के विपरीत स्पष्ट है, जो तकनीशियन को द्रष्टि से बैटरी जीवन को मापने की अनुमति देती है। दूसरी ओर, इस सेटअप का अर्थ है कि बैटरी का उपयोग केवल स्थिर उपकरण में किया जा सकता है, अन्यथा समाधान मिश्रित या फैल जाएंगे। और हानि यह है कि दो समाधानों को प्रसार द्वारा मिश्रित होने से बचाने के लिए निरंतर धारा प्रवाहित होती है, इसलिए यह रुक-रुक कर उपयोग के लिए अनुपयुक्त है।

पोग्गेंडॉर्फ सेल
जर्मन वैज्ञानिक जोहान क्रिश्चियन पोग्गेंडॉर्फ ने 1842 में छिद्रपूर्ण मिट्टी के बर्तन का उपयोग करके वैद्युतअपघट्य और डीपोलाइज़र को अलग करने की समस्याओं पर नियंत्रण पा लिया है। पोगेंडोर्फ सेल में, जिसे 1859 के चारो ओर यूजीन ग्रेनेट के कार्यों के कारण कभी-कभी ग्रेनेट सेल भी कहा जाता है, वैद्युतअपघट्य पतला सल्फ्यूरिक एसिड होता है और विध्रुवण क्रोमिक अम्ल है। दो एसिड शारीरिक रूप से साथ मिश्रित होते हैं, जिससे छिद्रपूर्ण पॉट नष्ट हो जाता है। धनात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) दो कार्बन प्लेटें होती हैं, जिनके मध्य जिंक प्लेट (ऋणात्मक या एनोड) स्थित होती है। एसिड मिश्रण की जिंक के साथ प्रतिक्रिया करने की प्रवृत्ति के कारण, जिंक इलेक्ट्रोड को एसिड से मुक्त करने के लिए तंत्र प्रदान किया जाता है।

सेल 1.9 वोल्ट प्रदान करता है। यह अपने अपेक्षाकृत उच्च वोल्टेज के कारण अनेक वर्षों तक प्रयोगकर्ताओं के मध्य लोकप्रिय रहा है; निरंतर धारा उत्पन्न करने की अधिक क्षमता और किसी भी धुएं की कमी, किन्तु इसके पतले कांच के घेरे की सापेक्ष कोमल और जब सेल उपयोग में नहीं होता है तो जिंक प्लेट को ऊपर उठाने की आवश्यकता के कारण अंततः यह स्वीकृत से बाहर हो गया था। सेल को 'क्रोमिक एसिड सेल' के रूप में भी जाना जाता था, किन्तु मुख्य रूप से 'बाइक्रोमेट सेल' के रूप में देखा गया है। अतः इसके पूर्व का नाम पोटेशियम डाइक्रोमेट में सल्फ्यूरिक एसिड जोड़कर क्रोमिक एसिड का उत्पादन करने की प्रथा से आया है, तथापि सेल में कोई डाइक्रोमेट न हो।

फुलर सेल का विकास पोग्गेंडॉर्फ सेल से हुआ था। यद्यपि रसायन शास्त्र मुख्य रूप से वही है, दो एसिड बार पुनः छिद्रपूर्ण कंटेनर से अलग हो जाते हैं और जस्ता को पारा (तत्व) के साथ इलाज करके मिश्रण (रसायन शास्त्र) बनाया जाता है।

ग्रोव सेल
वेल्शमैन विलियम रॉबर्ट ग्रोव ने 1839 में ग्रोव सेल का आविष्कार किया था। इसमें सल्फ्यूरिक एसिड में डूबा हुआ जिंक एनोड और नाइट्रिक एसिड में डूबा हुआ प्लैटिनम कैथोड होता है, जो छिद्रपूर्ण मिट्टी के बर्तनों से अलग होता है। ग्रोव सेल डेनियल सेल की तुलना में उच्च धारा और लगभग दोगुना वोल्टेज प्रदान करता है, जिसने इसे कुछ समय के लिए अमेरिकी टेलीग्राफ नेटवर्क का रोचक सेल बना दिया है। चूंकि, संचालित होने पर यह विद्वेषपूर्ण नाइट्रिक ऑक्साइड धुआँ छोड़ता है। और चार्ज कम होने पर वोल्टेज भी तीव्र से गिरता है, जो टेलीग्राफ नेटवर्क के अधिक समष्टि होने के कारण दायित्व बन गया है। प्लैटिनम पहले भी अधिक बहुमूल्य था और अब भी है।

डन सेल
अतः अल्फ्रेड डन 1885, नाइट्रो-म्यूरिएटिक एसिड (एक्वा रेजिया)-लोहा और कार्बन:

नवीन तत्व में प्रथम स्तिथि में रोमांचक-तरल के रूप में ऐसे समाधानों का लाभकारी रूप से उपयोग किया जा सकता है, जिनमें संकेंद्रित स्थिति में महान विध्रुवण-शक्ति होती है, जो बढ़ी हुई कार्बन सतह के यांत्रिक समीचीन की आवश्यकता के बिना पूर्ण विध्रुवण को रासायनिक रूप से प्रभावित करती है। लोहे को धनात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में और रोमांचक-तरल नाइट्रो म्यूरिएटिक एसिड के रूप में उपयोग करना स्वीकृत किया जाता है (एक्वा रेजिस), म्यूरिएटिक और नाइट्रिक एसिड से युक्त मिश्रण है। जैसा कि ऊपर बताया गया है, नाइट्रो-म्यूरिएटिक एसिड दोनों सेलो को एकत्रित का कार्य करता है। कार्बन-सेलो के लिए इसका उपयोग प्रबल या बहुत थोड़ा पतला किया जाता है, किन्तु अन्य सेलो के लिए यह अधिक पतला होता है, (लगभग एक-बीसवां, या अधिकतम एक-दसवां)। सेल में कार्बन और सांद्र नाइट्रो-म्यूरिएटिक एसिड और दूसरी सेल में लौह और पतला नाइट्रो-म्यूरिएटिक एसिड युक्त तत्व विद्युत तापदीप्त प्रकाश व्यवस्था के लिए नियोजित किए जाने पर कम से कम बीस घंटे तक स्थिर रहता है।

लैड-अम्ल
इस बिंदु तक, सभी आधुनिक बैटरियां स्थायी रूप से समाप्त हो जाएंगी जब उनके सभी रासायनिक अभिकारक समाप्त हो जाएंगे। अतः 1859 में, गैस्टन प्लांटे ने लेड-एसिड बैटरी का आविष्कार किया, यह प्रथम बैटरी थी जिसे इसके माध्यम से रिवर्स धारा प्रवाहित करके रिचार्ज किया जा सकता था। लेड-एसिड सेल में लेड एनोड और लैड डाइऑक्साइड कैथोड सल्फ्यूरिक एसिड में डूबा हुआ होता है। दोनों इलेक्ट्रोड एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके लेड सल्फेट का उत्पादन करते हैं, किन्तु लेड एनोड पर प्रतिक्रिया इलेक्ट्रॉनों को छोड़ती है जबकि लेड डाइऑक्साइड पर प्रतिक्रिया उन्हें खपत करती है, जिससे धारा उत्पन्न होता है। इन रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बैटरी के माध्यम से रिवर्स धारा प्रवाहित करके उलटा किया जा सकता है, जिससे इसे रिचार्ज किया जा सकता है।

प्लांटे के प्रथम मॉडल में रबर की पट्टियों से अलग किया गया था और सर्पिल लपेटा गया था जिसमे दो लीड शीट सम्मिलित थीं। उनकी बैटरियों का उपयोग प्रथम समय किसी स्टेशन पर रुकते समय ट्रेन के डिब्बों में प्रकाश को विधुत देने के लिए किया जाता था। 1881 में, केमिली अल्फोंस फॉरे ने उन्नत संस्करण का आविष्कार किया जिसमें लेड जालक जाली होती है जिसमें लेड ऑक्साइड पेस्ट को दबाया जाता है, जिससे प्लेट बनती है। उत्तम प्रदर्शन के लिए एकाधिक प्लेटों को साथ रखा जा सकता है। इस डिज़ाइन का उच्च माप पर उत्पादन करना सरल है।

अन्य बैटरियों की तुलना में, प्लांटे ऊर्जा की मात्रा के हिसाब से भारी और भारी है। चूंकि, यह उछाल में उल्लेखनीय रूप से उच्च धाराएँ उत्पन्न कर सकता है, क्योंकि इसमें अधिक कम आंतरिक प्रतिरोध है, जिसका अर्थ है कि ही बैटरी का उपयोग अनेक सर्किटों को विद्युत देने के लिए किया जा सकता है।

लेड-एसिड बैटरी का उपयोग आज भी ऑटोमोबाइल और अन्य अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां भार उच्च कारक नहीं है। मूल सिद्धांत 1859 से परिवर्तन नहीं है। अतः 1930 के दशक की प्रारंभ में, चार्ज सेल में सिलिका जोड़कर उत्पादित जेल वैद्युतअपघट्य (तरल के अतिरिक्त ) का उपयोग बैटरी (वैक्यूम ट्यूब) या पोर्टेबल वैक्यूम-ट्यूब रेडियो की बैटरी में किया जाता था। अतः 1970 के दशक में, सीलबंद संस्करण समान हो गए (सामान्यतः जेल सेल या जेल बैटरी के रूप में जाना जाता है), जिससे बैटरी को विफलता या रिसाव के बिना विभिन्न स्थितियों में उपयोग करने की अनुमति मिलती है।

वर्तमान में सेलो को प्राथमिक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है यदि वे केवल तब तक धारा उत्पन्न करती हैं जब तक कि उनके रासायनिक अभिकारक समाप्त नहीं हो जाते हैं, और माध्यमिक तब वर्गीकृत किया जाता है यदि सेल को रिचार्ज करके रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उलटा किया जा सकता है। लेड-एसिड सेल प्रथम द्वितीयक सेल थी।

लेक्लान्चे सेल
इस प्रकार से 1866 में, जॉर्जेस लेकलेंच ने लेकलेंच सेल का आविष्कार किया जिसमें जिंक एनोड और मैंगनीज डाइऑक्साइड कैथोड होता है जो छिद्रपूर्ण पदार्थ में लपेटा जाता है, जिसे अमोनियम क्लोराइड समाधान के जार में डुबोया जाता है। मैंगनीज डाइऑक्साइड कैथोड में थोड़ा कार्बन भी मिश्रित होता है, जो चालकता और अवशोषण में सुधार करता है। इसने 1.4 वोल्ट का वोल्टेज प्रदान किया। इस सेल ने टेलीग्राफी, सिग्नलिंग और इलेक्ट्रिक बेल के कार्य में अधिक तीव्र से सफलता प्राप्त की है।

अतः शुष्क सेल फॉर्म का उपयोग प्रारंभ टेलीफोनों को विद्युत देने के लिए किया जाता था - सामान्यतः टेलीफोन लाइन से विद्युत प्रवाहित से पहले बैटरी फिट करने के लिए आसन्न लकड़ी के बक्से से चिपकाया जाता था। लेकलेंच सेल अधिक दीर्घ समय तक निरंतर विद्युत धारा प्रदान नहीं कर सकता है। दीर्घ वार्तालाप में, बैटरी नष्ट हो जाती थी, जिससे वार्तालाप सुनाई नहीं देती थी। ऐसा इसलिए है क्योंकि सेल में कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाएं आंतरिक प्रतिरोध को बढ़ाती हैं और इस प्रकार, वोल्टेज को कम करती हैं।

जिंक-कार्बन सेल, प्रथम शुष्क सेल
अनेक प्रयोगकर्ताओं ने इलेक्ट्रोकेमिकल सेल के वैद्युतअपघट्य को उपयोग में अधिक सुविधाजनक बनाने के लिए इसे स्थिर करने की प्रयास किया है। इस प्रकार से 1812 का ज़ांबोनी पाइल उच्च-वोल्टेज शुष्क बैटरी है किन्तु केवल मिनट की धारा देने में सक्षम है। सेल्यूलोज, चूरा, काता हुआ कांच, अदह फाइबर और जेलाटीन के साथ विभिन्न प्रयोग किए गए है।

अतः 1886 में, कार्ल गैस्नर ने जर्मन पेटेंट प्राप्त किया है लेक्लांच सेल के प्रकार पर, जिसे शुष्क सेल के रूप में जाना जाता है क्योंकि इसमें मुक्त तरल वैद्युतअपघट्य नहीं होता है। इसके अतिरिक्त, पेस्ट बनाने के लिए अमोनियम क्लोराइड को प्लास्टर ऑफ पेरिस के साथ मिलाया जाता है, जिसमें शेल्फ जीवन को बढ़ाने के लिए थोड़ी मात्रा में जिंक क्लोराइड मिलाया जाता है। इस पेस्ट में मैंगनीज डाइऑक्साइड कैथोड को डुबोया जाता है और दोनों को जिंक शेल में सील कर दिया जाता है, जो एनोड के रूप में भी कार्य करता है। इस प्रकार से नवंबर 1887 में, उन्होंने उसी उपकरण के लिए प्राप्त किया है।

पूर्व के पश्चात नम सेलो के विपरीत, गैस्नर की शुष्क सेल अधिक ठोस होती है, अतः इन्हें देखभाल की आवश्यकता नहीं होती है, और यह फैलती नहीं है चूंकि किसी भी दिशा में उपयोग की जा सकती है। यह 1.5 वोल्ट की क्षमता प्रदान करता है। प्रथम उच्च माप पर उत्पादित मॉडल कोलंबिया ड्राई सेल था, जिसे प्रथम बार 1896 में नेशनल कार्बन कंपनी द्वारा विपणन किया गया था। एनसीसी ने प्लास्टर ऑफ पेरिस को कुंडलित गत्ता से परिवर्तन करके गैस्नर के मॉडल में सुधार किया है, अतः नवाचार जिसने कैथोड के लिए अधिक स्थान छोड़ रखा है, और बैटरी को एकत्रित करना सरल बना दिया है। यह जनता के लिए प्रथम सुविधाजनक बैटरी थी और इसने पोर्टेबल विद्युत उपकरणों को प्रयोगात्मक बना दिया और सीधे टॉर्च के आविष्कार की ओर ले गई है।

अतः जिंक-कार्बन बैटरी (जैसा कि इसे जाना जाने लगा) आज भी निर्मित की जाती है।

इस प्रकार से समानांतर में, 1887 में विलियम हेलसेन ने अपना स्वयं का ड्राई सेल डिज़ाइन विकसित किया। यह प्रमाणित किया गया है कि हेलसेन का डिज़ाइन गैस्नर से पूर्व का था।

किन्तु 1887 में, जापान के साकिज़ो याई (:en:Senzo Yai|Senzo Yai) द्वारा ड्राई-बैटरी विकसित की गई, जिसे 1892 में पेटेंट कराया गया। और 1893 में, साकिज़ो याई की ड्राई-बैटरी को विश्व के कोलंबियाई प्रदर्शनी में प्रदर्शित किया गया था और इसने अधिक अंतरराष्ट्रीय ध्यान आकर्षित किया था।

एनआईसीडी, प्रथम क्षारीय बैटरी
अतः 1899 में, वाल्डेमर जुंगनर नामक स्वीडिश वैज्ञानिक ने निकेल-कैडमियम बैटरी का आविष्कार किया, और रिचार्जेबल बैटरी जिसमें पोटेशियम हाइड्रोक्साइड समाधान में निकेल और कैडमियम इलेक्ट्रोड होते हैं; क्षारीय वैद्युतअपघट्य का उपयोग करने वाली प्रथम बैटरी है। किन्तु 1910 में स्वीडन में इसका व्यावसायीकरण किया गया और 1946 में संयुक्त राज्य अमेरिका पहुंच गया। प्रथम मॉडल प्रबल थे और उनमें लैड-एसिड बैटरियों की तुलना में अधिक उत्तम ऊर्जा घनत्व था, किन्तु वे अधिक बहुमूल्य थे।

निकेल-लोहा
एक्साइड ब्रांड के तहत 1972 और 1975 के मध्य निर्मित निकेल-आयरन बैटरियां, मूल रूप से 1901 में थॉमस एडिसन द्वारा विकसित की गईं। वाल्डेमर जुंगनर ने $$1899                                                                                                                                                                                                                         $$ में निकेल-आयरन बैटरी का पेटेंट कराया था, उसी वर्ष उनके नी-कैड बैटरी पेटेंट का भी पेटेंट कराया गया था, किन्तु उन्होंने इसे अपने कैडमियम समकक्ष से कमतर पाया और परिणामस्वरूप, इसे विकसित करने की कभी जहमत नहीं उठाई। चार्ज होने पर यह बहुत अधिक हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करता था, जिसका अर्थ है कि इसे सील नहीं किया जा सकता था, और चार्जिंग प्रक्रिया (चूंकि, यह सस्ती थी) कम कुशल थी।

इस प्रकार से प्रतिस्पर्धी लेड-एसिड बैटरी बाजार में लाभ व्यवसाय का रास्ता देखते हुए, थॉमस एडीसन ने 1890 के दशक में क्षार आधारित बैटरी विकसित करने पर कार्य किया, जिस पर उन्हें पेटेंट मिल सकता था। एडिसन ने विचार किया की यदि वह हल्की और टिकाऊ बैटरी का उत्पादन करेंगे तो इलेक्ट्रिक कारें मानक बन जाएंगी, और उनकी कंपनी इसकी मुख्य बैटरी विक्रेता होगी। अनेक प्रयोगों के पश्चात, और कदाचित् जुंगनर के डिज़ाइन से उधार लेते हुए, उन्होंने 1901 में क्षारीय आधारित निकेल-लौह बैटरी का पेटेंट कराया है। चूंकि, ग्राहकों ने पाया कि क्षारीय निकेल-आयरन बैटरी का उनका प्रथम मॉडल रिसाव के कारण कम बैटरी जीवन के लिए प्रवण था, और यह लेड-एसिड सेल से भी अधिक उत्तम प्रदर्शन नहीं करती है। चूंकि एडिसन सात साल बाद अधिक विश्वसनीय और शक्तिशाली मॉडल तैयार करने में सक्षम था, इस समय तक सस्ती और विश्वसनीय मॉडल टी फोर्ड ने गैसोलीन इंजन वाली कारों को मानक बना दिया था। अर्थात, एडिसन की बैटरी ने अन्य अनुप्रयोगों में उच्च सफलता प्राप्त की, जैसे कि इलेक्ट्रिक और डीजल-इलेक्ट्रिक रेल वाहन, रेलरोड क्रॉसिंग सिग्नल के लिए बैकअप पावर प्रदान करना है, या खानों में उपयोग किए जाने वाले लैंप के लिए पावर प्रदान करना है।

सामान्य क्षारीय बैटरियां
इस प्रकार से 1950 के दशक के अंत तक, जिंक-कार्बन बैटरी लोकप्रिय प्राथमिक सेल बैटरी बनी रही, किन्तु इसकी अपेक्षाकृत कम बैटरी जीवन ने बिक्री में बाधा उत्पन्न की है। यूनियन कार्बाइड के लिए कार्य करने वाले कनाडाई इंजीनियर लुईस उर्री को प्रथम ओंटारियो में नेशनल कार्बन कंपनी में और 1955 तक क्लीवलैंड, ओहियो में नेशनल कार्बन कंपनी पर्मा रिसर्च लेबोरेटरी में कार्य करने का कार्य सौंपा गया था। अतः एडिसन के पूर्व के कार्य को आगे बढ़ाते हुए, यूर्री ने निर्णय लिया कि इसके अतिरिक्त क्षारीय बैटरियां अधिक संभावनाएं रखती हैं। उस समय तक, लंबे समय तक चलने वाली क्षारीय बैटरियां अव्यवहार्य रूप से बहुमूल्य थीं। यूर्री की बैटरी में मैंगनीज डाइऑक्साइड कैथोड और क्षारीय वैद्युतअपघट्य के साथ पाउडर जस्ता एनोड होता है। पाउडरयुक्त जिंक का उपयोग करने से एनोड को अधिक सतह क्षेत्र मिलता है। इन बैटरियों को 1959 में बाज़ार में लाया गया था।

निकेल-हाइड्रोजन और निकेल धातु-हाइड्राइड
निकेल-हाइड्रोजन बैटरी ने वाणिज्यिक संचार उपग्रह के लिए ऊर्जा-संचयन उपप्रणाली के रूप में बाजार में प्रवेश किया था।

अतः लघु अनुप्रयोगों के लिए प्रथम उपभोक्ता ग्रेड निकेल-मेटल हाइड्राइड बैटरी (एनआईएमएच) 1989 में 1970 के दशक की निकेल-हाइड्रोजन बैटरी की भिन्नता के रूप में बाजार में दिखाई दी है। एनआईएमएच बैटरियों का जीवनकाल एनआईसीडी बैटरियों की तुलना में अधिक होता है (और जैसे-जैसे निर्माता नवीन मिश्र धातुओं के साथ प्रयोग करते हैं, उनका जीवनकाल बढ़ता रहता है) और, चूंकि कैडमियम विषाक्त होता है, इसलिए एनआईएमएच बैटरियां पर्यावरण के लिए कम हानिकारक होती हैं।

लिथियम और लिथियम-आयन बैटरी
लिथियम अधिक कम घनत्व वाली और उच्चतम विद्युत रासायनिक क्षमता और ऊर्जा-से-भार अनुपात वाली धातु है। किन्तु कम परमाणु भार और इसके आयनों का लघु आकार भी इसके प्रसार को गति देता है, जिससे पता चलता है कि यह बैटरी के लिए आदर्श सामग्री होगी। लिथियम बैटरी के साथ प्रयोग 1912 में अमेरिकी भौतिक रसायनज्ञ गिल्बर्ट एन. लुईस के तहत प्रारंभ हुआ, किन्तु 1970 के दशक तक लिथियम आयन बैटरी के रूप में वाणिज्यिक लिथियम बैटरी बाजार में नहीं आई। चूंकि तीन वोल्ट लिथियम प्राथमिक सेल जैसे सीआर123ए प्रकार और तीन वोल्ट बटन सेल अभी भी व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, विशेष रूप से कैमरों और अधिक लघु उपकरणों में है।

अतः 1980 के दशक में लिथियम बैटरी के संबंध में तीन महत्वपूर्ण विकास हुए। 1980 में, अमेरिकी रसायनज्ञ, जॉन बी. गुडइनफ़ ने LiCoO2 की खोज की (लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड) कैथोड (पॉजिटिव लेड) और मोरक्कन अनुसंधान वैज्ञानिक, रचिड याज़ामी ने ठोस वैद्युतअपघट्य के साथ ग्रेफाइट एनोड (ऋणात्मक लेड) की खोज की। 1981 में, जापानी रसायनज्ञ टोकियो यामानोबे और शिज़ुकुनी और अन्य ने नवीन नैनो-कार्बोनियस-पीएएस (पॉलीसीन) की खोज की। और पाया कि यह पारंपरिक तरल वैद्युतअपघट्य में एनोड के लिए अधिक प्रभावी था। इसने 1985 में प्रथम लिथियम-आयन बैटरी प्रोटोटाइप बनाने के लिए असाही रसायन, जापान के अकीरा योशिनो द्वारा प्रबंधित शोध दल का नेतृत्व किया, जो लिथियम बैटरी का रिचार्जेबल और अधिक स्थिर संस्करण था; सोनी ने 1991 में लिथियम-आयन बैटरी का व्यवसायीकरण किया है।

1997 में, सोनी और असाही कासी द्वारा लिथियम पॉलिमर बैटरी प्रवाहित की गई थी। ये बैटरियां अपने वैद्युतअपघट्य को तरल विलायक के अतिरिक्त ठोस बहुलक मिश्रित में रखती हैं, और इलेक्ट्रोड और विभाजक दूसरे से टुकड़े टुकड़े में होते हैं। इसके पश्चात् अंतर बैटरी को कठोर धातु आवरण के अतिरिक्त लचीले आवरण में बंद करने की अनुमति देता है, जिसका अर्थ है कि ऐसी बैटरियों को किसी विशेष उपकरण में फिट होने के लिए विशेष रूप से आकार दिया जा सकता है। इस लाभ ने मोबाइल फोन और व्यक्तिगत डिजिटल सहायकों और रेडियो-नियंत्रित विमान जैसे पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के डिजाइन में लिथियम पॉलिमर बैटरियों को बढ़ावा दिया है, क्योंकि ऐसी बैटरियां अधिक लचीली और कॉम्पैक्ट डिजाइन की अनुमति देती हैं। उनमें आम तौर पर सामान्य लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में कम ऊर्जा घनत्व होता है।

इस प्रकार से 2019 में, जॉन बी. गुडइनफ, एम. स्टेनली व्हिटिंगम और अकीरा योशिनो को लिथियम-आयन बैटरी के विकास के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

यह भी देखें

 * बगदाद बैटरी, एक कलाकृति जिसमें आधुनिक बैटरी के समान गुण हैं
 * मेमोरी इफ़ेक्ट
 * वाणिज्यिक बैटरी प्रकारों की तुलना
 * विद्युतरसायन का इतिहास
 * बैटरी आकारों की सूची
 * बैटरी प्रकारों की सूची
 * 2017 पीबीएस फिल्म सुपर बैटरी की खोज करें
 * बर्गेस बैटरी कंपनी

नोट्स और संदर्भ
श्रेणी:बैटरी (विद्युत)

श्रेणी:भौतिकी का इतिहास

श्रेणी:एलेसेंड्रो वोल्टा

श्रेणी:प्रौद्योगिकी का इतिहास