Alkalikäyttöiset paristot ovat historian menestyksekkäimpiä kuluttajien energialähteitä ja niiden osuus Yhdysvalloissa tuotettavista paristoista on noin 80 %. Maailmanlaajuisesti niitä tuotetaan vuosittain noin 10 miljardia kappaletta. Niillä toimivat arkipäivän laitteet, kuten taskulamput, radiot, lelut, kamerat, CD-soittimet, MP3-soittimet ja viestinvälityslaitteet. Niiden kehityshistoria ei ole yhden keksijän tarina, sillä alkalikemia oli olemassa jo muissa muodoissa ennen nykyaikaisten kuivaparistojen keksimistä.
Miksi tämä historia on kiistanalainen?
Alkaliparistojen historia on kiistanalainen, koska käsite "emäksisen elektrolyytin käyttämisestä" kehitettiin eri henkilöiden toimesta eri paikoissa. Ruotsalainen insinööri Waldemar Jungner kehitti ladattavan alkalipariston, jossa käytetään hopea-kadmiumia, vuonna 1899 ja osallistui nikkelirauta- ja nikkelikadmiumparistojen tutkimukseen. Samanaikaisesti Thomas Edison kehitti omaa alkaliparistoaan itsenäisesti vuonna 1901, toivoden luovansa kestävän, ladattavan ja käytännöllisen energialähteen.
Toisin sanoen alkaliparistojen varhainen historia ei kuulunut millekään yksittäiselle patentille tai henkilölle, vaan se oli eri alueilla rinnakkaisesti tapahtuneen kehityksen tulos.
Jungnerin tutkimus osoitti, että alkalinen kemiallinen koostumus voi tukea akkuja, joita voidaan ladata uudelleen; Edisonin versio edistää vielä enemmän tehokkaiden ja kestävien energiavarastojen kehitystä. Edisonin akussa käytettiin kaliumhydroksidielektrolyyttiä ja nikkeli-rikki-elektrodeja, ja hän testasi vuosikausia erilaisia materiaaleja ennen kuin katsoi tuotteen kypsentyneeksi. Koska molemmat tutkijat suorittivat tutkimuksensa itsenäisesti, ei syntynyt todellista plagiointikiistaa. Lopulta alkalinen akkuteknologia oli jo saavuttanut pitkän kehityskulun ennen nykyaikaisten kotitalousakkujen laajaa hyväksintää.
Jungnerin tutkimus vuonna 1899 edustaa alkalisten akkujen kehityksen varhaisinta vaihetta. Hänen uudelleenladattava akkunsa, jossa käytettiin alkalista elektrolyyttiä, oli merkittävä läpimurto verrattuna moniin aiempiin akkuihin. Hän osallistui myös nikkeli-rikki- ja nikkeli-kadmium-teknologioiden kehitykseen, mikä antaa hänelle tärkeän aseman akkujen historiassa.
Edisonin alkalinen akku, joka kehitettiin vuonna 1901, valmistui itsenäisesti ja sen tarkoituksena oli täyttää kuljetusalan tuolloin vallinneet tarpeet. Hänen tiiminsä toivoi luovan kevyemmin ja tehokkaammin toimivan akun, joka tukisi sähköautoja, jotka kilpailivat silloin vielä muiden voimalähteiden kanssa. Edisonin akku eroaa myöhemmin kauppojen myymistä alkaliparistoista, mutta se edustaa samansuuntaista lähestymistapaa kestävän ja kannettavan energian ongelman ratkaisemiseksi. Jungner ja Edison loivat yhdessä teknologisen perustan myöhempille keksijöille.
Pitkä pysähtynyt ajanjakso
Näiden varhaisten läpimurtojen jälkeen alkalinen akkuteknologia pysähtyi pitkäksi aikaa. Vaikka kemiallinen järjestelmä olikin olemassa, markkinoiden kysyntä pienistä ja pitkäkestoisista kannettavista energialähteistä ei ollut riittävän voimakas ajamaan nopeaa kehitystä.
Noin puoli vuosisataa myöhemmin, 1950-luvulla, tilanne muuttui. Kannettavien elektronisten laitteiden ja kotitalouskoneiden nousun myötä syntyi tarve paremmin suorittaville akkuille.
Tärkeimmät markkinatoteuttajat olivat taskulamput ja uudet transistoriradiot. Nämä laitteet vaativat vakaita ja pitkäikäisiä virtalähteitä. Vaikka perinteiset sinkki-hiiliparistot toimivatkin, niiden lyhyt käyttöikä ja heikko suorituskyky tehonkulutuksen vaativissa laitteissa olivat epätoivottavia. Kuluttajaelektroniikan leviäminen sai käyttäjät vaatimaan paristoja, joilla on pidempi käyttöikä, vakavampi jännite ja vähemmän vaihtokertoja, mikä loi tien nykyaikaiselle alkaliparistolle.
Nykyajan alkalikuivapariston keksijäksi pidetään usein kanadalaisen insinöörin Lewis Urryn. Hän työskenteli Eveready-yhtiössä (Union Carbide -yhtiön merkki, joka myöhemmin kehittyi Energizeriksi). Vuonna 1955 hänet lähetettiin tutkimuslaboratorioon Parmaan, Ohion osavaltioon, parantamaan tuolloin lyhytikäisiä sinkki-hiiliparistoja.
Urryn keskeinen löytö oli, että sinkin ja mangaanidioxidin yhdistäminen sekä emäksisen elektrolyytin käyttö mahdollistavat akkujen valmistamisen, joilla on pidempi käyttöikä ja jotka soveltuvat paremmin kannettaviin kuluttajaelektroniikkalaitteisiin. Myöhemmin hän paransi akkujen suorituskykyä vielä lisää käyttämällä jauhetta sinkkiä.
Vuonna 1957 Urry, Karl Kordesch ja P. A. Marsal tekivät patenttihakemuksen alkaliparille, joka myönnettiin vuonna 1960.
Ensimmäiset Eveready-alkaliparit tulivat markkinoille vuosina 1958–1959, ja merkki nimettiin virallisesti uudelleen Energizeriksi vuonna 1980. Vaikka varhaisessa tuotannossa ilmeni joitakin valmistusongelmia, akut saavuttivat nopeasti suurta kaupallista menestystä, kun ongelmat oli ratkaistu. Nykyään käytössä olevat alkaliparit perustuvat olennaisilta osin edelleen Urryn alkuperäiseen suunnitteluun.
Modernit alkaliparistot käyttävät sinkkiä negatiivisena elektrodina (mangaanidiosidia positiivisena elektrodina) ja alkalista elektrolyyttiä, joka tukee kemiallista reaktiota. Tämä järjestelmä on erityisen sopiva pienestä keskimittaiseen tehonkulutukseen tarkoitettuihin laitteisiin, koska se pystyy tuottamaan tehoa vakaisesti suhteellisen pitkän ajan.
Siksi alkaliparistot ovat ideaalisia esimerkiksi etäohjaimiin, leluun, radioihin ja taskulamppuihin.
Aiempiin paristoihin verrattuna alkaliparistot tarjoavat merkittäviä parannuksia luotettavuudessa, säilyvyysajassa ja käytettävyydessä. Ne ovat niin edullisia, että niitä voidaan valmistaa massatuotteena, ja ne ovat monissa arkipäivän tilanteissa parempia kuin perinteiset sinkki-hiiliparistot. Niiden standardoitu sylinterimäinen muoto tekee niistä myös helppokäyttöisiä ja laajalti kuluttajatuotteissa käytettyjä. Juuri tämä kemiallisen järjestelmän ja valmistusprosessin yhdistelmä on tehnyt alkaliparistoista monien kotitalouksien oletusparistot.
Alkaliparistot ovat yleisesti käytössä erilaisissa kuluttajaelektroniikkatuotteissa, koska ne tarjoavat hyvän tasapainon kustannusten, saatavuuden ja suorituskyvyn välillä. Ne ovat erityisen sopivia laitteille, jotka eivät vaadi erinomaista hetkellistä tehoa, mutta joissa tarvitaan pitkää akun käyttöikää, kuten radioihin, leluihin, kameraihin ja taskulamppuihin. Niiden suosio johtuu enemmän käytännöllisyydestä kuin teknisestä kehittyneisyydestä.
Alkaliparistojen menestys heijastaa sitä, kuinka teknologia sopeutuu arkielämään. Kun kannettavat elektroniset laitteet yleistyivät, kuluttajat tarvitsivat halpan, standardoidun ja helposti vaihdettavan virtalähteen. Alkaliparistot täyttivät tämän tarpeen paremmin kuin monet aiemmat ratkaisut. Siksi alkaliparistot ovat edelleen yksi yleisimmistä virranlähteistä nykyaikaisissa kotitalouksissa, vaikka akkujen uudelleenladattavuuteen liittyvä teknologia kehittyykin jatkuvasti.
Alkaliparistojen historia osoittaa, kuinka keksintö, sopivat hetket ja markkinoiden kysyntä voivat toimia yhdessä. Jungner ja Edison kehittivät alkaliparistojen käsitteen jo ennen kuin markkina oli kypsyttänyt, kun taas Urry onnistui yhdistämään tämän kemiallisen järjestelmän todellisiin kaupallisesti merkityksellisiin tarpeisiin keskivuosisadalla. Lopulta syntynyt ei ollut pelkkä paristo, vaan perustava alusta, joka edisti kannettavien elektronisten laitteiden ajan kehitystä.
Tänä päivänä alkaliparistot ovat niin yleisiä, että ne vaikuttavat tavallisilta, mutta niiden menestys perustuu itse asiassa vuosikymmenien mittaiseen kokeiluun ja parantamiseen. Varhaisista akkuparistoista nykyaikaisiin sinkki-mangaanidioxidikuivaparistoihin kehitys muistuttaa pikemminkin jatkuvaa hiontaa kuin yksittäistä, hetkellistä keksintöä. Tämä selittää, miksi alkaliparistot säilyvät tärkeimpänä esimerkkinä arkipäivän kannettavista virtalähteistä.
Lyhyt katsaus alkaliparistojen historiaan: alkuvaiheet Jungnerin ja Edisonin keksinnöistä Lewis Urryn läpimurtoon, joka mahdollisti kannettavien elektroniikkalaitteiden ajan.
EN
