thumb|180px|Ilustraciones del propio Volta de su Corona de elementos y su pila voltaica, las primeras baterías de celdas electroquímicas conectadas en serie.Origen, progresos y estado actual de toda la literatura. Juan de Andrés. Verbum Editorial, 2001, ISBN 847962115X, pág. 824
La historia de la pila refleja el desarrollo histórico de las diferentes celdas electroquímicas empleadas para obtener una corriente eléctrica a partir de la energía física contenida en unas sustancias químicas que experimentan una reacción de oxidación-reducción.
En este caso, el nombre de pila se refiere de la lata genérico a todos los dispositivos que generan una corriente continua a partir de una reacción química, aunque existen diferencias entre ellos: celdas voltaicas (primarias y secundarias), pilas eléctricas, acumuladores, baterías y pilas de combustible. Para ver esas diferencias, consultar el artículo sobre generadores electroquímicos.
Tempranos experimentos eléctricos y nacimiento del término batería La batería de Bagdad de la antigüedad thumb|180px|Ilustración de la supuesta batería de Bagdad.
Aproximadamente en 1927, los arqueólogos descubrieron en una aldea cercana a Bagdad, un conjunto de vasijas de terracota cada una de las cuales contenía un rollo de lámina de cobre que albergaba una varilla de hierro. Algunos científicos especulan que estos artilugios podrían ser antiguas celdas galvánicas (alrededor de 2000 años de antigüedad, aunque el cálculo de la edad sigue siendo debatido), a los que se les denomina la "Batería de Bagdad". Se cree que un ácido común de los alimentos, como el jugo de limón o vinagre, sirvió como un electrolito, sin embargo parece ser que dichos recipientes nunca contuvieron en su interior ningún electrolito (sin el cual no pudieron haber funcionado como baterías). Las réplicas modernas han producido con éxito corrientes eléctricas, dando crédito a esta hipótesis. Si la muestra fue de hecho una batería, pudo haber sido usada para galvanoplastia (sin embargo, para depositar 10 gramos de oro o plata con la intensidad generada por una de dichas pilas se habrían necesitado casi 6 días de funcionamiento continuo, por lo que es muy improbable), para producir leves descargas eléctricas como fuente de experiencia religiosa, o simplemente utilizada para almacenar rollos antiguos.Corder, Gregory, "Using an Unconventional History of the Battery to engage students and explore the importance of evidence", Virginia Journal of Science Education 1.
Pila voltaica (1780) thumb|180px|Grabado mostrando la teoría del galvanismo según los experimentos de Luigi Galvani. De viribus electricitatis in motu musculari commentarius, 1792. thumb|180px|La pila de Volta de zinc-cobre. thumb|180px|Esquema de una celda galvánica de Zn-Cu.
En 1780, Luigi Galvani estaba diseccionando una rana sujeta con un gancho de metal. Cuando tocó la pata de la rana con su bisturí de hierro, esta se encogió como si el animal aún estuviese vivo. Galvani creía que la energía que había impulsado la contracción muscular observada venía de la misma pata, y la llamó "electricidad animal".
Sin embargo, Alessandro Volta, un amigo y colega científico, no estaba de acuerdo, creyendo que este fenómeno estaba causado realmente por la unión o contacto entre dos metales diferentes que estaban unidos por una conexión húmeda. El propio Volta verificó experimentalmente esta hipótesis, y la publicó en 1791. Fue perfeccionada hasta que, en 1800, Volta inventó la primera batería o generador electroquímico capaz de producir una corriente eléctrica mantenida en el tiempo, y por ello fue conocida como pila voltaica. La pila voltaica consiste en pares de discos de cobre y zinc apilados uno encima del otro (de ahí el nombre de pila), separados por una capa de tela o de cartón impregnado en salmuera (este era el electrolito). A diferencia de la botella de Leyden, la pila voltaica producía una corriente continua y estable, y perdía poca carga con el tiempo cuando no se utilizaba, aunque sus primeros modelos no producían una tensión lo suficientemente alta como para producir chispas.Origin of Electrical Power, National Museum of American History; Último acceso: 2 de enero de 2007. Experimentó con diversos metales y encontró que el zinc y la plata daban los mejores resultados.
Volta creía que la corriente se producía como resultado de la unión entre dos materiales diferentes, con solo tocarse uno al otro (esta teoría científica obsoleta fue conocida como la tensión de contacto), y no como resultado de reacciones químicas (sin embargo, véase efecto termoeléctrico). En consecuencia, consideró que la corrosión que sufrían las planchas de zinc podía ser un defecto relacionado que tal vez podría corregirse de alguna manera con el cambio de materiales. Sin embargo, ningún científico había conseguido evitar esta corrosión. De hecho, se observó que la corrosión era más rápida cuando se producía más corriente. Esto sugirió que la corrosión era realmente parte integrante de la capacidad de la batería para producir una corriente. Esto, en parte, llevó al rechazo de la teoría de la tensión de contacto en favor de la teoría electroquímica. En las ilustraciones de Volta de su pila de corona y de la pila voltaica (primera figura de arriba), aparecen discos de metal extra en la parte superior y en la inferior que ahora se sabe son innecesarios. La figura que aparece en esta sección, de la pila voltaica de zinc-cobre, tiene el diseño moderno, una indicación de que "la tensión de contacto" no es la fuente o causa de la fuerza electromotriz de la pila voltaica.
thumb|180px|La pila de artesa, que era básicamente una pila voltaica, establecida para prevenir la fuga de electrolitos.
Los modelos de pila originales de Volta tenían algunos fallos técnicos, como fugas del electrólito y cortocircuitos provocados debido al peso de los discos que comprimen los paños empapados en la salmuera. El inglés William Cruickshank resolvió este problema mediante la fijación de los elementos en una caja en lugar de amontonarlos en una pila. Esto fue conocido como la batería de artesa. El propio Volta diseñó una variante que consistió en una cadena de vasos llenos de una solución de sal, unidos por arcos metálicos sumergidos en el líquido. Esto fue conocido como la corona de copas o pila de corona. Estos arcos estaban hechos de dos metales diferentes (por ejemplo, zinc y cobre), soldados entre sí. Este modelo también demostró ser más eficiente que las pilas originales,Volta and the "Pile", Case Western Reserve University; Último acceso: 2 de enero de 2007. aunque no fue tan popular.
Otro problema de las pilas de Volta era su corta duración (una hora en el mejor de los casos), causada por dos fenómenos. El primero era que la corriente producía la electrólisis de la disolución de electrólitos, lo que originaba una película de burbujas de hidrógeno que se formaban en el electrodo de cobre y que aumentaba constantemente la resistencia interna de la batería (este efecto, llamado polarización, es contrarrestado en las células modernas con medidas adicionales). El otro era un fenómeno llamado de acción local, por el cual se formaban minúsculos cortocircuitos en torno a las impurezas del cinc, causando su degradación. Este último problema fue resuelto en 1835 por William Sturgeon, quien descubrió que mezclando algo de mercurio con el zinc se eliminaba este inconveniente.
A pesar de sus defectos, las pilas de Volta proporcionaban una corriente más permanente que las jarras o botellas de Leyden, e hicieron posibles muchos experimentos y descubrimientos nuevos, como la electrólisis del agua, realizada por primera vez por Anthony Carlisle y William Nicholson (químico).
Primeras baterías prácticas Pila Daniell (1836)
Un químico británico llamado John Frederic Daniell buscó una manera de eliminar el problema de las burbujas de hidrógeno que aparecen en la pila voltaica, y su solución fue utilizar un segundo electrolito para consumir el hidrógeno producido por el primero. En 1836, inventó la pila Daniell, que consistía en una vasija de cobre llena de una disolución de sulfato de cobre (II), en el que se sumerge un recipiente de barro sin esmaltar lleno de ácido sulfúrico y un electrodo de zinc. La barrera de barro era porosa, lo que permitía a los iones pasar a través suya, pero impedía la mezcla de las dos disoluciones. Sin esta barrera, cuando no había corriente se comprobó que los iones de cobre (II) se derivaban hacia el ánodo de zinc y sufrían la reducción sin producir una corriente, destruyendo la vida de la batería.Giorgio Carboni, Experiments in Electrochemistry; último acceso, 22 de febrero de 2007.
Con el tiempo, la acumulación de cobre podría bloquear los poros de la barrera de barro y acortar la vida de la batería. Sin embargo, la celda de Daniell proporcionan una corriente mayor y más fiable que la pila voltaica, debido al depósito de cobre electrolítico en el cátodo (un conductor) en lugar de hidrógeno (un aislante). También era más segura y menos corrosiva. Fue ampliamente utilizada en las redes de telégrafo, hasta que fue sustituida por la pila Leclanché a finales de la década de 1860.
Tenía una tensión de funcionamiento de alrededor de 1,1 voltios y la reacción química era:
Pila de Grove (1839) thumb|170px|Pila de Grove.
La celda o pila de Grove fue inventada por William Robert Grove en 1839 y es una modificación de la pila Daniell. Consistía en un ánodo de zinc sumergido en ácido sulfúrico y un cátodo de platino sumergido en ácido nítrico, separados por barro poroso. La pila de Grove proporcionaba una corriente elevada y un voltaje casi dos veces superior al de la pila Daniell, por lo que fue la preferida en las redes telegráficas de Estados Unidos durante un tiempo. Sin embargo, se desprendían vapores tóxicos de dióxido de nitrógeno (NO2) cuando estaba en operación. La tensión también se reducía considerablemente cuando la carga disminuía, lo que llegó a ser una responsabilidad cuando las redes telegráficas se hicieron más complejas.
Tenía una tensión de funcionamiento de alrededor de 1,9 voltios y la reacción química era:
En 1840 el químico alemán Robert Wilhelm Bunsen introdujo mejoras en la celda de Grove sustituyendo el cátodo de platino por uno de carbono en forma de carbón pulverizado y coque.Manual de física y elementos de química. Manuel Rico y Sinobas, Mariano Santisteban. Editor Imprenta de Eusebio Aguado, 1858. Procedencia del original: Universidad Complutense de Madrid. Digitalizado 21 Jul 2008. Pág. 322 Al igual que la celda de Grove, la de Bunsen emite humos nocivos de dióxido de nitrógeno.
El voltaje de la celda de Bunsen es de 1,72 voltios y surge de la siguiente reacción:
Celda de gravedad (1860) thumb|180px|Ilustración de 1919 de una celda de gravedad.
Esta variante particular de la pila Daniell, también es conocida como celda de pata de gallo debido a la característica forma de uno de sus electrodos.
En algún momento durante la década de 1860, un francés de nombre Callaud inventó una variante de la pila Daniell llamada celda de gravedad. Esta versión más simple prescindió de la barrera porosa. Esto redujo la resistencia interna del sistema y por lo tanto la batería producía una corriente más intensa. Rápidamente se convirtió en la batería de elección para las redes telegráficas estadounidenses y británicas, y se utilizó hasta la década de 1950.Tools of Telegraphy, Telegraph Lore; último acceso, 9 de enero de 2007. En la industria del telégrafo, esta batería se montaba a menudo in situ por los propios trabajadores de telégrafos, y cuando se agotaba era renovada mediante la sustitución de los componentes consumidos.Gregory S. Raven, Recollections of a Narrow Gauge Lightning Slinger thumb|180px|Ilustración de 1913 de una batería formada por 4 elementos o celdas de Callaud.