miniatura|Il·lustracions del propi Volta del seu Corona d'elements i el seu pila voltaica, la primera bateria elèctrica de cel·les electroquímiques connectades en sèrieJoan de Andrés, Origen, progressos i estat actual de tota la literatura. pàg. 824 Verbum Editorial, 2001, La història de la pila reflecteix el desenvolupament històric de les diferents cel·les electroquímiques emprades per obtenir un corrent elèctric a partir de l'energia química continguda en unes substàncies químiques que pateixen una reacció d'oxidació-reducció.
En aquest cas, el nom de pila es refereix de manera genèrica a tots els dispositius que generen un corrent continu a partir d'una reacció química, encara que existeixen diferències entre ells: cel·les voltaiques (primàries i secundàries), piles elèctriques, acumuladors, bateries i piles de combustible. Per veure aquestes diferències, consultar el article sobre generadors electroquímics.
La pila de Bagdad de l'antiguitat miniatura|Il·lustració de la suposada bateria de Bagdad. Al voltant de 1936, els arqueòlegs van descobrir en un poblet prop de Bagdad, un conjunt de vasos de terracota cadascuna dels quals contenia un rotllo de làmina de coure que albergava una vareta de ferro. Alguns científics especulen que aquests artefactes podrien ser antigues cel·les galvàniques (amb prop de 2.000 anys d'antiguitat, encara que el càlcul de l'edat segueix sent debatut), als quals se'ls anomena la "Pila de Bagdad". Es creu que un àcid comú dels aliments, com el suc de llimona o vinagre, va servir com un electròlit. En rèpliques modernes s'han produït amb èxit corrents elèctrics, donant crèdit a aquesta hipòtesi. Si la mostra va ser de fet una pila, va poder haver estat utilitzada per galvanoplàstia, per produir lleus descàrregues elèctriques com a font d'experiència religiosa, o simplement utilitzada per emmagatzemar rotlles antics. Gregory Corder, "Using an Unconventional History of the Battery to Engage students and explore the importance of evidence", Virginia Journal of Science Education 1
Pila voltaica miniatura|La pila de Volta de zinc-coure. el 1780, Luigi Galvani estava disseccionant una granota, subjecta amb un ganxo de metall. Quan va tocar la pota de la granota amb el seu bisturí de ferro, la cama es va encongir com si l'animal encara estigués viu. Galvani creia que l'energia que havia impulsat la contracció muscular observada vi de la mateixa cama, i la va anomenar "electricitat animal".
No obstant això, Alessandro Volta, un amic i col·lega científic, no estava d'acord, creient que aquest fenomen va ser causat realment per la unió o contacte entre dos metalls diferents estan units per un intermediari humit. El mateix Volta va verificar experimentalment aquesta hipòtesi, i la va publicar a 1791. Va ser perfeccionada fins que, a 1800, Volta va inventar la primera bateria o generador electroquímic capaç de produir una corrent elèctric mantinguda en el temps, i per això va ser coneguda com a pila fotovoltaica. La pila fotovoltaica consisteix en parells de discos de coure i zinc apilats un sobre l'altre (d'aquí el nom de pila), separats per una capa de tela o de cartró impregnat en salmorra (aquest era el electròlit). A diferència de la ampolla de Leiden, la pila voltaica produïa una corrent continu i estable, i perdia poca càrrega amb el temps quan no la utilitza, encara que els seus primers models no podien produir una tensió prou forta com per produir espurnes.Origin of Electrical Power , National Museum of American History; Darrer accés: 2 Gen, 2007 experimentar amb diversos metalls i va trobar que el zinc i la argent li va donar els millors resultats.
Volta creia que el corrent es produïa com a resultat de la unió entre dos materials diferents, amb només tocar-se un a l'altre (aquesta teoria científica obsoleta va ser coneguda com la tensió de contacte), i no com a resultat de reaccions químiques (però, vegeu efecte termoelèctric). En conseqüència, va considerar que la corrosió que patien les planxes de zinc podia ser un defecte relacionat que potser podria corregir d'alguna manera amb el canvi de materials. No obstant això, cap científic havia aconseguit evitar aquesta corrosió. De fet, es va observar que la corrosió era més ràpid quan es produïa més corrent. Això va suggerir que la corrosió era realment part integrant de la capacitat de la bateria per produir un corrent. Això, en part, va portar al rebuig de la teoria de la tensió de contacte a favor de la teoria electroquímica. En les il·lustracions de Volta de la seva pila de corona i la pila voltaica (primera figura de dalt), apareixen discos de metall extra, ara sabem que innecessaris, a la part superior i a la inferior. La figura que apareix en aquesta secció, de la pila fotovoltaica de zinc-coure, té el disseny modern, una indicació que "la tensió de contacte" no és la font o causa de la força electromotriu de la pila voltaica.
miniatura|La pila de pastera, que era bàsicament una pila voltaica, establerta per prevenir la fugida de electròlits.
Els models de pila originals de Volta tenen alguns errors tècnics, com fuites de l'electròlit i curtcircuit s provocats a causa del pes dels discs que comprimeixen els draps xops a la salmorra. L'anglès William Cruickshank resoldre aquest problema mitjançant la fixació dels elements en una caixa en lloc de amuntegats en una pila. Això va ser conegut com la bateria de pastera. El mateix Volta va dissenyar una variant que consisteix en una cadena de vasos plens d'una solució de sal, units per arcs metàl·lics submergits en el líquid. Això va ser conegut com la Corona d'Copes o pila de corona. Aquests arcs estaven fets de dos metalls diferents (per exemple, zinc i coure), soldats entre si. Aquest model també va demostrar ser més eficient que les piles originals,Volta and the "Pile" , Case Western Reserve University; Last access on Jan 2, 2007 encara que no va ser tan popular.
Un altre problema de les piles de Volta era la seva curta durada (una hora en el millor dels casos), la qual cosa estava causat per dos fenòmens. El primer era que el corrent produïa l'electròlisi de la dissolució d'electròlits, la qual cosa originava una pel·lícula de bombolles d'hidrogen que es formaven a l'elèctrode de coure, que augmentava constantment la resistència interna de la bateria (Aquest efecte, anomenat polarització, és contrarestat en les cèl·lules modernes amb mesures addicionals). L'altre era un fenomen anomenat d'acció local, pel qual es formaven minúsculs curtcircuits al voltant de les impureses del zinc, causant la seva degradació. Aquest últim problema va ser resolt el 1835 per William Sturgeon, que va descobrir que barrejant una mica de mercuri amb el zinc s'eliminava aquest inconvenient.
Malgrat els seus defectes, les piles de Volta proporcionaven un corrent més permanent que les gerres o ampolles de Leiden, i va fer possible molts experiments i descobriments nous, com l'electròlisi de l'aigua, realitzada per primera vegada per Anthony Carlisle i William Nicholson (químic). miniatura|Il·lustració d'una cel·la Daniell, cap a 1860.
1836 - La pila Daniell miniatura|esquerra|Representació esquemàtica de la cel·la original Daniell.
Un químic britànic anomenat John Frederic Daniell va buscar una manera d'eliminar el problema de les bombolles d'hidrogen que apareixen a la pila voltaica, i la seva solució va ser utilitzar un segon electròlit per consumir l'hidrogen produït pel primer. el 1836, va inventar la pila Daniell, que consistia en un atuell de coure plena d'una dissolució de sulfat de coure (II), en el qual se submergeix un recipient de fang sense esmaltar ple de àcid sulfúric i un elèctrode de zinc. La barrera de fang era porosa, el que permetia als ions passar a través seva, però impedia la barreja de les dues dissolucions. Sense aquesta barrera, quan no hi havia corrent es va comprovar que els ions de coure (II) es derivaven cap a l'ànode de zinc i patien la reducció sense produir un corrent, destruint la vida de la bateria.Giorgio Carboni, Experiments in Electrochemistry
Amb el temps, l'acumulació de coure podria bloquejar els porus de la barrera de fang i escurçar la vida de la bateria. No obstant això, la cel de Daniell proporcionen un corrent major i més fiable que la pila voltaica, a causa del dipòsit de coure electrolític en el càtode (un conductor) en lloc d'hidrogen (un aïllant). També era més segura i menys corrosiva. Tenia una tensió de funcionament del voltant de 1,1 volts. Va ser àmpliament utilitzada en les xarxes de telègraf, fins que va ser suplantada per la pila Leclanché a finals de la dècada de 1860.
1844 - La pila de Grove miniatura|Pila de Grove. La pila de Grove va ser inventada per William Robert Grove a 1844 i és una modificació de la pila Daniell. Consistia en un ànode de zinc submergit en àcid sulfúric i un càtode de platí submergit en àcid nítric, separats per fang porós. La pila de Grove proporcionava un corrent elevat i un voltatge gairebé dues vegades superior al de la pila Daniell, pel que va ser la favorita de les xarxes telegràfiques d'Amèrica durant un temps. No obstant això, es desprenien vapors tòxics d'òxid nítric quan estava en operació. La tensió també es reduïa considerablement quan la càrrega disminuïa, el que va arribar a ser una responsabilitat quan les xarxes telegràfiques es van fer més complexes. El platí també era molt car. La pila de Grove va ser substituïda per la més barata, més segura i de millor rendiment pila de gravetat en la dècada de 1860.
1859 - La bateria de plom-àcid: la primera bateria recarregable. miniatura|Il·lustració del d'una pila de plom-àcid de Planta.
Fins aquest punt, totes les bateries existents havien de ser buidades de manera permanent quan s'esgotaven els reactius i acabaven totes les seves reaccions químiques. El 1859, Gaston Planté va inventar la bateria de plom-àcid, el primer acumulador, és a dir, la primera bateria que pot recarregar (en realitat, regenerar les substàncies químiques gastades) fent passar un corrent en sentit invers a través d'ella. Una bateria de plom-àcid es compon d'un ànode de plom i un càtode de diòxid de plom submergits en àcid sulfúric. Tots dos elèctrodes reaccionen amb l'àcid per produir sulfat de plom (II), però la reacció a l'ànode de plom allibera electrons mentre que la reacció en l'òxid de plom dels capta, el que produeix un corrent. Aquestes reaccions químiques poden ser revertides mitjançant l'aplicació d'un corrent en sentit invers, el que permet recarregar-, igual que es doni de fer abans del seu primer ús.
El primer disseny de Planta consistia en dues plaques de plom separades per bandes de goma i enrotllades en espiral.http://www.corrosion-doctors.org/Biographies/PlantelBio.htm, Corrosion-doctors.org; Last access on Jan 3, 2007 Les seves bateries es van utilitzar per primera vegada per alimentar la llum en els vagons del tren mentre s'aturava en una estació. El 1881, Camille Alphonse Faure va inventar una versió millorada que consistia en una gelosia o reixeta de plom en la qual s'espesseix una pasta de diòxid de plom, formant una placa. Diverses planxes podien apilar per obtenir un major rendiment. Aquest disseny va ser més fàcil de produir en massa.
En comparació amb altres bateries, el disseny de planta era més aviat pesat i voluminós per la quantitat d'energia que podria emmagatzemar. No obstant això, podria produir pics de corrent molt grans. També tenia una resistència interna molt baixa, de manera que una mateixa bateria es pot utilitzar per alimentar múltiples circuits.
La bateria de plom encara s'utilitza avui en els automòbils i altres aplicacions on el pes no és un factor important. El principi bàsic no ha canviat des de 1859, encara que en la dècada de 1970 es va desenvolupar una variant que utilitza un electròlit en forma de gel en lloc d'un líquid (comunament conegut com la bateria de gel), permetent que la bateria pugui ser utilitzada en diferents posicions sense errors o fuites.