Alkaliske batterier er blandt de mest succesfulde forbrugerstrømkilder i historien og udgør cirka 80 % af batteriproduktionen i USA samt omkring 10 milliarder batterier produceret globalt hvert år. De leverer strøm til daglig brugte enheder såsom lommelygter, radioer, legetøjsprodukter, kameraer, CD-afspillere, MP3-afspillere og pagere. Deres udviklingshistorie er ikke historien om en enkelt opfinder, da alkalisk kemikalie eksisterede i andre former langt før indførelsen af moderne tør-celle-batterier.
Hvorfor er denne historie kontroversiel?
Historien om alkaliske batterier er kontroversiel, fordi konceptet "brug af en alkalisk elektrolyt" blev udviklet uafhængigt af forskellige personer. Den svenske ingeniør Waldemar Jungner opfandt det genopladelige alkaliske sølv-cadmium-batteri i 1899 og deltog i forskning på nikkel-jern- og nikkel-cadmium-batterier. I mellemtiden udviklede Thomas Edison uafhængigt sit eget alkaliske batteri i 1901 med målet om at skabe en robust, genopladelig og praktisk strømkilde.
Med andre ord tilhørte den tidlige historie af alkaliske batterier ikke én enkelt patent eller én enkelt person, men var resultatet af parallel udvikling i forskellige regioner.
Jungners forskning viste, at alkalisk kemikalie kunne understøtte genopladelige batterier; Edisons version fremmede yderligere udviklingen af højeffektive, holdbare energilagringsbatterier. Edisons batteri anvendte kaliumhydroxid som elektrolyt og nikkel-jern-elektroder, og han brugte år på at afprøve forskellige materialer, inden han betragtede produktet som modne. Da begge forskere udførte deres undersøgelser uafhængigt af hinanden, opstod der ingen reelle anklager om plagiat. Til sidst havde alkalibatteriteknologien allerede etableret en lang udviklingstrajectorie, inden moderne husstandsbatterier blev bredt anvendt.
Jungners forskning fra 1899 repræsenterer den tidligste fase i udviklingen af alkalibatterier. Hans genopladelige batteri, der anvendte en alkalisk elektrolyt, var en betydelig gennembrudsartet forbedring i forhold til mange tidligere batterier. Han deltog også i udviklingen af nikkel-jern- og nikkel-cadmium-teknologier og har dermed en vigtig plads i batterihistorien.
Edisons alkaliske batteri, udviklet i 1901, blev færdiggjort uafhængigt med det formål at imødegå transportsektorens behov på daværende tidspunkt. Hans hold håbede på at skabe et lettere og kraftigere batteri til støtte for elbiler, som dengang stadig konkurrerede med andre drivsystemer. Edisons batteri adskilte sig fra de senere i butikkerne solgte alkaliske tørreceller, men repræsenterede en lignende retning i forhold til løsningen af problemet med holdbare, bærbare strømkilder. Jungner sammen med Edison lagde den teknologiske grundlag for senere opfindere.
En længere periode med stagnation
Efter disse tidlige gennembrud standsede udviklingen af alkaliske batteriteknologier i lang tid. Selvom det kemiske system eksisterede, var efterspørgslen på markedet efter små, langtidsholdbare bærbare strømkilder utilstrækkelig til at drive en hurtig udvikling.
Cirka et halvt århundrede senere, i 1950’erne, ændrede situationen sig. Med opkomsten af bærbare elektronik og husholdningsapparater steg behovet for batterier med bedre ydeevne.
De vigtigste markedsdrevende faktorer var lommelygter og de nye transistorradios. Disse enheder krævede stabil og langvarig strømforsyning. Selvom traditionelle zink-kulbatterier kunne fungere, var deres korte levetid og dårlige ydeevne i strømkrævende enheder uønsket. Udbredelsen af forbrugerelektronik fik brugerne til at kræve batterier med længere levetid, mere stabil spænding og færre udskiftninger, hvilket banede vejen for det moderne alkaliske batteri.
Det moderne alkaliske tørcellebatteri tilskrives ofte den canadiske ingeniør Lewis Urry. Han arbejdede hos Eveready (et mærke under Union Carbide, senere udviklet til Energizer). I 1955 blev han sendt til et forskningslaboratorium i Parma, Ohio, for at forbedre de dengang kortsigtede zink-kulbatterier.
Urrys afgørende opdagelse var, at kombinationen af zink med manganoxid og brugen af en alkalisk elektrolyt kunne skabe batterier med længere levetid, der var bedre egnet til bærbare forbrugerelktronik. Senere forbedrede han yderligere batteriets ydeevne ved at bruge pulverformet zink.
I 1957 indgav Urry sammen med Karl Kordesch og P.A. Marsal en patentansøgning for et alkalisk batteri, som blev tildelt i 1960.
De første Eveready-alkalibatterier blev markedsført mellem 1958 og 1959, og mærket blev officielt omdøbt til Energizer i 1980. Selvom den tidlige produktion stødte på nogle fremstillingsproblemer, opnåede batteriet hurtigt stor kommerciel succes, så snart disse problemer var løst. De alkalibatterier, der stadig anvendes i dag, er i væsentlig grad baseret på Urrys oprindelige design.
Moderne alkaliske batterier bruger zink som den negative elektrode (mangandioxid som den positive elektrode) og en alkalisk elektrolyt til at understøtte den kemiske reaktion. Dette system er særligt velegnet til enheder med lav til medium strømforbrug, da det kan levere effekt stabil over en relativt lang periode.
Alkaliske batterier er derfor ideelle til enheder såsom fjernbetjeninger, legetøjsbiler, radioer og lommelygter.
I forhold til ældre batterityper tilbyder alkaliske batterier betydelige forbedringer af pålidelighed, holdbarhed og brugervenlighed. De er billige nok til masseproduktion og overlegne traditionelle zink-kulbatterier i mange dagligdags situationer. Deres standardiserede cylindriske form gør dem også nemme at standardisere og bredt anvendte i forbrugsprodukter. Det er netop denne kombination af kemisk system og fremstillingsproces, der har gjort alkaliske batterier til det almindelige engangsbatteri i mange husholdninger.
Alkaliske batterier bruges bredt i forskellige forbruger-elektronikprodukter, fordi de opnår en god balance mellem pris, tilgængelighed og ydeevne. De er især velegnede til enheder, der ikke kræver ekstremt høj øjeblikkelig effekt, men har brug for lang batterilevetid, såsom radioer, legetøjsprodukter, kameraer og lommelygter. Deres popularitet skyldes mere praktisk anvendelighed end teknologisk sofistikation.
Succesen for alkaliske batterier afspejler, hvordan teknologi tilpasser sig det daglige liv. Da bærbare elektronikprodukter blev stadig mere almindelige, havde forbrugerne brug for en billig, standardiseret og nemt udskiftelig strømkilde. Alkaliske batterier imødegik denne behov bedre end mange tidligere løsninger. Derfor forbliver alkaliske batterier, selv med den fortsatte udvikling af genopladelig teknologi i dag, én af de mest almindelige strømkilder i moderne husholdninger.
Historien om alkaliske batterier demonstrerer, hvordan opfindelse, gunstige tidspunkter og markedskrav kan samarbejde. Jungner og Edison udviklede konceptet med alkaliske batterier, inden markedet var modne, mens Urry i midten af det 20. århundrede vellykket kombinerede dette kemiske system med reelle kommercielle behov. Det, der endeligt blev født, var ikke blot et batteri, men en grundlæggende platform, der drev udviklingen af den bærbare elektroniktidsalder.
I dag er alkaliske batterier så udbredte, at de virker almindelige, men deres succes hviler faktisk på årtier med eksperimentering og forbedring. Fra de første genopladelige alkaliske batterier til moderne zink-mangandioxid-tør-cellebatterier er deres udvikling mere en historie om vedvarende forfining end en enkelt, øjeblikkelig opfindelse. Dette forklarer, hvorfor alkaliske batterier fortsat er en afgørende repræsentant for daglig brugte bærbare strømkilder.
En kort historie om alkaliske batterier, fra de tidlige opfindelser af Jungner og Edison til Lewis Urrys gennembrud, der drev den bærbare elektronikæra.
EN
