Von einer Säule aus Zink, Kupfer und feuchtem Karton bis zu leistungsfähigen Lithium-Ionen-Akkus, E-Bike-Batterien und Stromspeichern: Die Geschichte der Batterie ist eng mit der Geschichte unserer modernen Gesellschaft verbunden. Ohne Batterien und Akkumulatoren wären mobile Elektronik, Elektrofahrzeuge, Notstromversorgung und die Speicherung von Solarstrom kaum denkbar.
Als Erfinder der ersten dokumentierten Batterie, die einen kontinuierlichen elektrischen Strom liefern konnte, gilt Alessandro Volta. Er beschrieb im Jahr 1800 seine sogenannte Voltasche Säule. Nach ihm wurde später auch die Einheit der elektrischen Spannung Volt benannt.
Was ist eigentlich eine Batterie?
Eine Batterie wandelt chemische Energie in elektrische Energie um. Im Inneren laufen elektrochemische Reaktionen ab, durch die Elektronen über einen äußeren Stromkreis fließen können.
Im heutigen Alltag wird der Begriff „Batterie“ häufig für nahezu jede mobile Stromquelle verwendet. Technisch unterscheidet man jedoch:
- Primärbatterien: nicht zum Wiederaufladen vorgesehen
- Sekundärbatterien beziehungsweise Akkumulatoren: wiederaufladbar
Ein Akku ist also ebenfalls ein elektrochemischer Energiespeicher, bei dem die chemischen Reaktionen in einem vorgesehenen Bereich umkehrbar sind.
Die Geschichte der Batterie als Zeitleiste
| Jahr | Entwicklung | Bedeutung |
|---|---|---|
| 1780er | Luigi Galvani untersucht elektrische Effekte an Muskeln | wichtiger Ausgangspunkt für die Debatte um tierische und elektrische Energie |
| 1800 | Alessandro Volta beschreibt die Voltasche Säule | erste dokumentierte Batterie mit kontinuierlichem Stromfluss |
| 1836 | John Frederic Daniell entwickelt die Daniell-Zelle | stabilere Spannung, wichtig für Wissenschaft und Telegrafie |
| 1859 | Gaston Planté entwickelt den praktischen Bleiakkumulator | Grundlage einer bis heute bedeutenden wiederaufladbaren Batterietechnik |
| 1866 | Georges Leclanché entwickelt die Leclanché-Zelle | wichtiger Vorläufer der späteren Zink-Kohle-Batterien |
| 1886/1887 | Carl Gassner patentiert eine praktische Trockenbatterie | Batterien werden deutlich besser transportierbar und alltagstauglich |
| 1899 | Waldemar Jungner entwickelt den Nickel-Cadmium-Akkumulator | robuster wiederaufladbarer Akku für zahlreiche spätere Anwendungen |
| 1950er | Lewis Urry entwickelt die moderne langlebige Alkaline-Mangan-Batterie | Grundlage heutiger AA- und AAA-Alkaline-Batterien |
| 1980er | entscheidende Durchbrüche bei Lithium-Ionen-Systemen | hohe Energiedichte bei wiederaufladbaren Zellen wird praktisch nutzbar |
| 1991 | erste kommerzielle Lithium-Ionen-Batterien kommen auf den Markt | Grundlage für mobile Elektronik und viele heutige Energiespeicher |
| Heute | Li-Ion, LiFePO4, NiMH, AGM, Natrium-Ionen und weitere Systeme | vom Hörgerät bis zum Elektroauto und Heimspeicher |
1800: Alessandro Volta und die erste echte Batterie
Der entscheidende Schritt zur modernen Batteriegeschichte gelang dem italienischen Physiker Alessandro Volta.
Er stapelte abwechselnd Scheiben aus Zink und Kupfer beziehungsweise Silber und trennte sie durch mit Salzwasser angefeuchtetes Material.
Dadurch entstand eine Vorrichtung, die im Gegensatz zu bisherigen elektrostatischen Experimenten über längere Zeit einen elektrischen Strom liefern konnte.
Volta beschrieb seine Erfindung im März 1800 in einem Brief an den Präsidenten der Royal Society in London.
Die Einheit der elektrischen Spannung heißt Volt – V.
Galvani und Volta – ein wissenschaftlicher Streit als Ausgangspunkt
Voltas Arbeiten waren eng mit den Experimenten des italienischen Arztes und Naturforschers Luigi Galvani verbunden.
Galvani hatte beobachtet, dass Froschmuskeln bei elektrischer Einwirkung zucken konnten. Daraus entwickelte sich eine wissenschaftliche Debatte darüber, ob die Elektrizität aus dem tierischen Gewebe oder aus der Kombination unterschiedlicher Materialien stammte.
Volta konzentrierte sich auf die Metalle und entwickelte schließlich eine elektrische Quelle, die vollständig ohne tierisches Gewebe funktionierte.
1836: Die Daniell-Zelle liefert stabileren Strom
Die Voltasche Säule war revolutionär, besaß aber erhebliche praktische Nachteile. Während des Betriebs veränderte sich die Spannung, und chemische Nebenreaktionen beeinträchtigten die Leistung.
Der britische Chemiker John Frederic Daniell entwickelte deshalb 1836 eine neue elektrochemische Zelle.
Die Daniell-Zelle verwendete getrennte Elektrolyte und konnte eine deutlich stabilere Spannung liefern.
Sie wurde dadurch zu einer wichtigen Stromquelle für wissenschaftliche Anwendungen und die frühe elektrische Telegrafie.
1859: Der Bleiakku macht Elektrizität wiederaufladbar
Batterien, die nach der Entladung einfach ersetzt werden mussten, waren nur ein Teil der Lösung.
Der nächste große Schritt bestand darin, elektrische Energie mehrfach speichern zu können.
Der französische Physiker Gaston Planté entwickelte 1859 einen praktisch nutzbaren wiederaufladbaren Blei-Säure-Akkumulator.
Damit war ein Batteriesystem entstanden, dessen elektrochemische Reaktionen durch erneute Stromzufuhr wieder umgekehrt werden konnten.
Mehr als 160 Jahre später ist die Blei-Säure-Technologie noch immer relevant – unter anderem als Starterbatterie, AGM-Batterie, USV-Batterie, Notstromakku und in zahlreichen industriellen Anwendungen.
1866: Leclanché und der Vorläufer der Zink-Kohle-Batterie
Ein weiterer wichtiger Meilenstein stammt vom französischen Ingenieur Georges Leclanché.
Seine 1866 entwickelte Zelle kombinierte unter anderem Zink, Mangandioxid und einen Elektrolyten auf Basis von Ammoniumchlorid.
Die Leclanché-Zelle wurde zu einer wichtigen Grundlage für die spätere Entwicklung der bekannten Zink-Kohle-Trockenbatterie.
1886/1887: Carl Gassner und die Trockenbatterie
Die frühen elektrochemischen Zellen enthielten häufig flüssige Elektrolyte. Das machte sie:
- unhandlich,
- auslaufgefährdet,
- wenig transportabel.
Der in Mainz geborene Carl Gassner entwickelte eine Variante, bei der der Elektrolyt weitgehend in einer pastenartigen beziehungsweise gebundenen Form vorlag.
1886 erhielt er dafür ein deutsches Patent, 1887 folgte das US-Patent.
Die Trockenbatterie war ein entscheidender Schritt in Richtung tragbarer Stromversorgung. Geräte mussten nun nicht mehr neben großen offenen Flüssigkeitszellen stehen.
1899: Nickel-Cadmium bringt eine neue Akkutechnologie
Der schwedische Erfinder Waldemar Jungner entwickelte Ende des 19. Jahrhunderts den Nickel-Cadmium-Akkumulator, kurz NiCd.
NiCd-Akkus zeichneten sich durch eine robuste Bauweise und hohe Belastbarkeit aus und wurden später beispielsweise eingesetzt in:
- Werkzeugen,
- Notbeleuchtung,
- Funktechnik,
- Industrieanlagen,
- Luftfahrt.
In vielen Konsumanwendungen wurden NiCd-Akkus später durch andere Technologien wie NiMH und Lithium-Ionen ersetzt.
Thomas Edison und Nickel-Eisen statt moderner Alkaline-Batterie
Thomas Edison spielte ebenfalls eine bedeutende Rolle in der Batterieentwicklung.
Seine Arbeit um 1900 konzentrierte sich unter anderem auf wiederaufladbare Nickel-Eisen-Akkumulatoren mit alkalischem Elektrolyten.
Das darf jedoch nicht mit der heute verbreiteten Alkaline-Mangan-Primärbatterie verwechselt werden.
Edison erfand 1901 nicht die heutige AA-/AAA-Alkaline-Mangan-Batterie. Die moderne langlebige Alkaline-Mangan-Zelle wurde erst Jahrzehnte später wesentlich weiterentwickelt.
Die moderne Alkaline-Batterie: Lewis Urry
In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts waren Zink-Kohle-Batterien bei tragbaren Geräten weit verbreitet.
Der kanadische Chemieingenieur Lewis Urry arbeitete in den 1950er-Jahren an einer Batterie, die deutlich länger durchhalten sollte.
Seine Entwicklung kombinierte unter anderem Zink, Mangandioxid und einen alkalischen Elektrolyten.
Daraus entstand die Grundlage der langlebigen Alkaline-Mangan-Batterie, wie sie heute in Baugrößen wie AA und AAA weit verbreitet ist.
NiMH: Wiederaufladbare AA- und AAA-Akkus werden alltagstauglich
Nickel-Metallhydrid, kurz NiMH, wurde im Laufe des 20. Jahrhunderts zu einer wichtigen Alternative zu NiCd.
Kommerziell relevante NiMH-Zellen verbreiteten sich besonders ab Ende der 1980er- und in den 1990er-Jahren.
Sie wurden unter anderem wichtig für:
- AA- und AAA-Akkus,
- Mobiltelefone,
- Digitalkameras,
- Werkzeuge,
- Hybridfahrzeuge.
Die Lithium-Ionen-Revolution
Kaum eine Batterietechnologie hat unseren Alltag so stark verändert wie der Lithium-Ionen-Akku.
Seine Entwicklung war jedoch nicht das Werk einer einzigen Person.
1970er: M. Stanley Whittingham
Stanley Whittingham entwickelte in den 1970er-Jahren einen wichtigen frühen Ansatz für wiederaufladbare Lithium-Batterien.
Dabei wurden Lithium-Ionen in die Struktur eines Elektrodenmaterials eingelagert.
1980: John B. Goodenough
John Goodenough zeigte, dass Lithium-Cobaltoxid als Kathodenmaterial wesentlich höhere Zellspannungen ermöglichen konnte.
Dieser Schritt war entscheidend für die Entwicklung leistungsfähiger Lithium-Ionen-Zellen.
1985: Akira Yoshino
Akira Yoshino entwickelte eine praktisch nutzbare Konfiguration, bei der kein metallisches Lithium als Anode erforderlich war.
Dadurch konnte ein deutlich sichereres und kommerziell nutzbares wiederaufladbares Lithium-Ionen-System entstehen.
1991: Lithium-Ionen kommt auf den Markt
1991 kamen die ersten kommerziellen Lithium-Ionen-Zellen auf den Markt.
Die Kombination aus:
- hoher Energiedichte,
- geringem Gewicht,
- Wiederaufladbarkeit,
- vergleichsweise hoher Zellspannung
schuf die Grundlage für viele mobile Geräte, die heute selbstverständlich erscheinen.
2019: Nobelpreis für die Lithium-Ionen-Batterie
Die Bedeutung dieser Entwicklung wurde 2019 noch einmal besonders sichtbar.
Der Nobelpreis für Chemie ging gemeinsam an:
- M. Stanley Whittingham
- John B. Goodenough
- Akira Yoshino
für ihre Beiträge zur Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterie.
Vom Walkman zum Smartphone, E-Bike und Elektroauto
Mit immer leistungsfähigeren Akkus veränderten sich auch die möglichen Anwendungen.
Mobiltelefone, Laptops, Kameras, Kopfhörer und Tablets
Leistungsfähige Akkus machen elektrische Fahrradunterstützung alltagstauglich
Akkuschrauber, Sägen und Gartengeräte werden kabellos
große Batteriesysteme ermöglichen Elektrofahrzeuge
Batteriesysteme speichern Solarstrom für spätere Nutzung
USV, Notlicht, Medizintechnik und Kommunikationssysteme
LiFePO4 – Lithium-Ionen ist nicht nur eine einzige Chemie
Der Begriff Lithium-Ionen umfasst unterschiedliche Zellchemien.
Eine davon ist Lithium-Eisenphosphat, kurz LiFePO4 oder LFP.
Diese Technologie wird heute beispielsweise eingesetzt in:
- Stromspeichern,
- Wohnmobilen,
- Powerstations,
- Elektrofahrzeugen,
- industriellen Batteriesystemen.
Andere Lithium-Ionen-Chemien werden wiederum bevorzugt eingesetzt, wenn beispielsweise eine besonders hohe Energiedichte wichtig ist.
Batteriegeschichte heute: Vom Verbraucher zur Energiewende
Frühe Batterien versorgten wissenschaftliche Experimente, Telegrafen und Klingelanlagen.
Heute reichen die Anwendungen von einer kleinen Knopfzelle mit wenigen Millimetern Durchmesser bis zu Batteriespeichern mit vielen Kilowattstunden Energie.
Besonders deutlich wird diese Entwicklung bei Photovoltaik. Solarstrom kann tagsüber erzeugt und in einem Batteriespeicher für Abend und Nacht bereitgestellt werden.
Ist die „Bagdad-Batterie“ wirklich die älteste Batterie?
Immer wieder wird ein archäologisches Fundstück aus dem Gebiet des heutigen Irak als „älteste Batterie der Welt“ bezeichnet.
Das Objekt besteht unter anderem aus einem Tongefäß, einem Kupferzylinder und einem Eisenstab.
Moderne Nachbauten können mit einem zusätzlichen Elektrolyten tatsächlich eine geringe elektrische Spannung erzeugen.
Daraus folgt aber nicht, dass das historische Original auch tatsächlich als Batterie verwendet wurde.
Für eine antike elektrische Nutzung fehlen überzeugende archäologische Belege wie Leitungen, angeschlossene Geräte oder eindeutig elektrochemisch beschichtete Gegenstände. Die Funktion des Fundstücks ist daher umstritten. Voltas Säule von 1800 bleibt die erste eindeutig dokumentierte und gezielt entwickelte Batterie zur kontinuierlichen Stromerzeugung.
Was kommt nach Lithium-Ionen?
Auch mehr als 200 Jahre nach Volta ist die Entwicklung nicht abgeschlossen.
Forschung und Industrie beschäftigen sich unter anderem mit:
- Festkörperbatterien,
- Natrium-Ionen-Batterien,
- weiterentwickelten LiFePO4-Systemen,
- neuen Elektrodenmaterialien,
- verbesserter Batteriediagnose,
- Recycling und Rückgewinnung von Rohstoffen.
Welche Systeme sich für welche Anwendung durchsetzen, hängt nicht nur von maximaler Energiedichte ab.
Ebenso wichtig sind:
- Kosten,
- Sicherheit,
- Lebensdauer,
- Rohstoffverfügbarkeit,
- Gewicht,
- Temperaturverhalten,
- Recyclingfähigkeit.
Eine Batterie für jede Anwendung
Die Geschichte zeigt: Es gibt nicht die eine perfekte Batterie.
Stattdessen haben sich unterschiedliche Technologien für unterschiedliche Aufgaben entwickelt.
| Technologie | Heute typische Anwendungen |
|---|---|
| Alkaline | Haushalt, Fernbedienungen, Spielzeug, Sensoren |
| NiMH | wiederaufladbare AA/AAA, Geräteakkus, Spezialanwendungen |
| Blei / AGM / Gel | Fahrzeuge, USV, Sicherheit, Notlicht, Industrie |
| Li-Ion | E-Bikes, Werkzeuge, Elektronik, Fahrzeuge |
| LiFePO4 | Energiespeicher, Freizeit, Powerstations, Elektromobilität |
| Lithium-Primärbatterien | Industrie, Messtechnik, Sensorik, Sicherheitstechnik |
Häufige Fragen zur Geschichte der Batterie
Wer hat die Batterie erfunden?
Alessandro Volta gilt als Erfinder der ersten dokumentierten Batterie, die kontinuierlich elektrischen Strom liefern konnte. Seine Voltasche Säule stellte er 1800 vor.
Wann wurde die erste Batterie erfunden?
Die Voltasche Säule wurde im Jahr 1800 öffentlich beschrieben und gilt als Beginn der modernen Batteriegeschichte.
Wer erfand den ersten wiederaufladbaren Akku?
Frühere Experimente mit sogenannten Sekundärströmen gab es bereits zu Beginn des 19. Jahrhunderts. Der erste praktisch nutzbare wiederaufladbare Blei-Säure-Akkumulator wurde jedoch 1859 von Gaston Planté entwickelt.
Wer erfand die Trockenbatterie?
Carl Gassner entwickelte in den 1880er-Jahren eine praktisch nutzbare Trockenbatterie auf Grundlage der Leclanché-Chemie. Ein deutsches Patent erhielt er 1886.
Wer erfand die Alkaline-Batterie?
Die moderne langlebige Alkaline-Mangan-Batterie ist insbesondere mit den Arbeiten des kanadischen Ingenieurs Lewis Urry in den 1950er-Jahren verbunden.
Wann wurde der Lithium-Ionen-Akku erfunden?
Die Lithium-Ionen-Technologie entstand schrittweise. Wichtige Beiträge kamen in den 1970er- und 1980er-Jahren von Stanley Whittingham, John Goodenough und Akira Yoshino. Kommerzielle Lithium-Ionen-Zellen kamen 1991 auf den Markt.
Ist die Bagdad-Batterie die älteste Batterie?
Das ist nicht belegt. Zwar kann ein entsprechend rekonstruierter Aufbau eine elektrische Spannung erzeugen, für eine tatsächliche historische Verwendung als Batterie fehlen jedoch überzeugende Beweise.
Warum heißt die Einheit der Spannung Volt?
Sie wurde nach Alessandro Volta benannt, dessen Voltasche Säule zu den entscheidenden Meilensteinen der Elektrotechnik gehört.
Warum gibt es heute so viele verschiedene Batterietypen?
Unterschiedliche Anwendungen stellen unterschiedliche Anforderungen an Spannung, Leistung, Gewicht, Lebensdauer, Temperatur und Kosten. Deshalb existieren bis heute verschiedene Zellchemien nebeneinander.
Von Voltas Labor bis zu AKKUman
Mehr als zwei Jahrhunderte Batterieentwicklung haben eine enorme Vielfalt hervorgebracht. Heute reicht das Spektrum von einer kleinen Knopfzelle bis zum modularen Stromspeicher.
Die Grundidee von Volta ist geblieben: Chemische Energie wird zu elektrischem Strom. Materialien, Leistung, Sicherheit und Einsatzmöglichkeiten haben sich seit 1800 jedoch grundlegend weiterentwickelt. Bei AKKUman finden Sie heute Batterien, Akkus und Energiespeicher für Haushalt, Mobilität, Gewerbe und Industrie.
Batterien entdecken Akkus entdeckenDie Batteriegeschichte umfasst zahlreiche parallel verlaufende wissenschaftliche und technische Entwicklungen. Die Zeitleiste zeigt die wichtigsten Meilensteine und erhebt keinen Anspruch darauf, jede historische Batteriekonstruktion vollständig abzubilden.
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