Сілтілі батареялар – тарихтағы ең сәтті тұтынушылық қуат көздерінің бірі болып табылады; олар Америка Құрама Штаттарында батареялар өндірісінің шамамен 80%-ын құрайды және әлем бойынша жылына шамамен 10 миллиард батарея өндіріледі. Олар фонариктер, радиолар, ойыншықтар, фотоаппараттар, CD-ойнатқыштар, MP3-ойнатқыштар және пейджерлер сияқты күнделікті құрылғыларды қоректендіреді. Олардың даму тарихы – бір ғана ойлап табушының әңгімесі емес, себебі сілтілі химиялық құрам заманауи құрғақ элементті батареялар пайда болғаннан әлдеқайда бұрын басқа түрлерде болған.
Бұл тарих неге қайшылық туғызады?
Сілтілі батареялардың тарихы қазірғы уақытта да әртүрлі адамдардың «сілтілі электролитті қолдану» деген идеясын бір-бірінен тәуелсіз әзірлегінен келіп тұрғанына байланысты қарама-қайшылықтарға ұшыраған. Швед инженері Вальдемар Юнгнер 1899 жылы қайта зарядталатын сілтілі күміс-кадмийлі аккумуляторды ойлап тапты және никель-темір мен никель-кадмийлі аккумуляторлар бойынша зерттеулерге қатысты. Алайда Томас Эдисон 1901 жылы өзінің сілтілі аккумуляторын тәуелсіз түрде әзірлеп, берік, қайта зарядталатын және практикалық қолданысқа лайықты энергия көзін жасауды мақсат етті.
Басқаша айтқанда, сілтілі батареялардың алғашқы тарихы бір-ақ патентке немесе жеке тұлғаға тиесілі болмаған, бірақ әртүрлі аймақтарда параллельді түрде дамыған нәтижесі болған.
Юнгнердің зерттеулері сілтілі химияның қайта зарядталатын аккумуляторларды қолдауы мүмкін екенін көрсетті; Эдисонның нұсқасы жоғары шығыс, тұрақты энергия сақтау аккумуляторларының дамуын әрі қарай итермеледі. Эдисонның аккумуляторы калий гидроксиді электролитін және никель-темір электродтарын қолданды, ол өнімді жетілдіріп, қолданысқа енгізуге дейін әртүрлі материалдарды жылдар бойы сынақтан өткізді. Екі зерттеуші де өз зерттеулерін тәуелсіз жүргізген болғандықтан, нақты плагиат туралы айыптау болмады. Нәтижесінде сілтілі аккумулятор технологиясы қазіргі үйдегі аккумуляторлар кеңінен таралғаннан бұрын ұзақ даму траекториясын қалыптастырған еді.
Юнгнердің 1899 жылғы зерттеуі сілтілі аккумуляторлардың дамуының ең алғашқы кезеңін білдіреді. Оның сілтілі электролиті бар қайта зарядталатын аккумуляторы көптеген алдыңғы аккумуляторларға қарағанда маңызды жаңалық болды. Сондай-ақ, ол никель-темір мен никель-кадмий технологияларының дамуына қатысты, сондықтан аккумуляторлар тарихында маңызды орын иеленеді.
Эдисонның 1901 жылы әзірлеген сілтілі аккумуляторы өз бетінше жасалды және ол уақыттағы көлік саласының қажеттіліктерін қанағаттандыру мақсатын көздеді. Оның тобы электрлік көліктерді қолдау үшін жеңілірек, қуаттырақ аккумулятор жасауды қажет етті, өйткені олар басқа қуат жүйелерімен әлі де бәсекелестікте болды. Эдисонның аккумуляторы кейіннен дүкендерде сатылатын сілтілі құрғақ элементті аккумуляторлардан ерекшеленді, бірақ ол тұрақты, алып жүруге ыңғайлы қуатты шешуге ұқсас бағытта технологиялық негіз болды. Юнгнер мен Эдисон бірлесіп кейінгі ойлап табушылар үшін технологиялық негіз қалады.
Ұзақ мерзімді тоқтап қалу
Бұл ерте жетістіктерден кейін сілтілі аккумуляторлардың дамуы ұзақ уақыт бойы тоқтап қалды. Химиялық жүйе болса да, кішігірім, ұзақ мерзімді жұмыс істейтін алып жүруге ыңғайлы қуат көздеріне деген нарықтық сұраныс жеткілікті болмағандықтан, жедел дамуға ықпал ете алмады.
Шамамен жарты ғасырдан кейін, 1950-жылдары жағдай өзгерді. Тасымалдауға ыңғайлы электрондық құрылғылар мен тұрмыстық техниканың дамуына байланысты, жоғары сапалы аккумуляторларға деген қажеттілік туындады.
Ең маңызды нарықтық қозғаушы күштер — фонариктар мен пайда болып жатқан транзисторлық радиолар болды. Бұл құрылғылар тұрақты, ұзақ мерзімді қуатты қажет етті. Дәстүрлі цинк-көмір батареялары қызмет ете алса да, олардың қысқа қызмет ету мерзімі мен қуатты құрылғыларда нашар жұмыс істеуі тілектес емес болды. Тұтыну электроникасының кең таралуы тұтынушыларды ұзақ қызмет ету мерзімі бар, тұрақты кернеуі бар және ауыстыру циклдері саны аз батареяларға деген сұранысты туғызды, бұл қазіргі заманғы сілтілі батареялардың пайда болуына жол ашты.
Қазіргі заманғы сілтілі құрғақ элементті батареяның ойлап шығарушысы ретінде әдетте канадалық инженер Льюис Эрри аталады. Ол «Эвериди» компаниясында («Юнион Карбайд» корпорациясының бренді, кейін «Энергайзер» компаниясына айналды) жұмыс істеді. 1955 жылы ол цинк-көмір батареяларының қысқа қызмет ету мерзімін жақсарту мақсатында Огайо штатының Парма қаласындағы зертханаға жіберілді.
Урридің негізгі ашқаны — цинк пен марганец диоксидін біріктіру және сілтілі электролит қолдану арқылы ұзақ өмір сүретін, тасымалдауға ыңғайлы тұтыну электроникасына жарамды аккумуляторлар жасауға болатыны еді. Кейінірек ол цинктің ұнтақталған түрін қолдану арқылы аккумулятордың жұмыс істеу сапасын одан әрі жақсартты.
1957 жылы Урри Карл Кордеш пен П.А. Марсалмен бірге сілтілі аккумулятор бойынша патентке өтініш берді, ол 1960 жылы берілді.
Бірінші Eveready сілтілі аккумуляторлары 1958–1959 жылдары нарыққа шығарылды, ал бренд 1980 жылы ресми түрде Energizer деп қайта аталды. Бастапқы өндіріс кезінде біраз өндірістік қиындықтар туындағанымен, олар шешілгеннен кейін аккумулятор тез арада үлкен коммерциялық сәттілікке жетті. Қазіргі кездегі сілтілі аккумуляторлар негізінен Урридің алғашқы дизайнына негізделген.
Қазіргі заманғы сілтілі батареяларда теріс электрод ретінде цинк (оң электрод ретінде марганец диоксиді) және химиялық реакцияны қолдау үшін сілтілі электролит қолданылады. Бұл жүйе қатынасты тұрақты қуат шығаруы мүмкін болғандықтан, төмен немесе орта деңгейдегі қуатты қажет ететін құрылғылар үшін ерекше қолайлы.
Сондықтан сілтілі батареялар алыстан басқару пульттары, ойыншықтар, радиолар және қол шамдары сияқты құрылғылар үшін идеалды.
Ескі батареялармен салыстырғанда, сілтілі батареялар сенімділік, сақтау мерзімі және қолдану ыңғайлылығы бойынша маңызды жақсартуларға ие. Олар массалық өндіріске жарамды дәрежеде арзан, сонымен қатар көптеген тұрмыстық жағдайларда дәстүрлі цинк-көмір батареяларынан жоғары деңгейде. Олардың стандартталған цилиндрлі пішіні де оларды тұтыну өнімдерінде стандарттауға және кеңінен қолдануға оңайлатады. Дәл осы химиялық жүйе мен өндіріс процесінің үйлесімі сілтілі батареяларды көптеген үйлерде әдеттегі біржолай қолданылатын батареяларға айналдырды.
Сілтілік батареялар құны, қолжетімділігі және өнімділігі арасында жақсы тепе-теңдік орнатуына байланысты әртүрлі тұтынушылық электроникалық өнімдерде кеңінен қолданылады. Олар радиоалғыштар, ойыншықтар, фотоаппараттар және электрфонарлар сияқты өте жоғары лездік қуатты талап етпейтін, бірақ ұзақ қызмет ету қабілетін қажет ететін құрылғылар үшін ерекше қолайлы. Олардың танымалдығы негізінен технологиялық күрделіліктен гөрі қолданысқа ыңғайлылығынан туындайды.
Сілтілік батареялардың сәттілігі технологияның күнделікті өмірге қалай бейімделетінін көрсетеді. Портативті электроника қарқынды түрде тарала бастаған сайын тұтынушыларға арзан, стандартталған және оңай алмастырылатын энергия көзі қажет болды. Сілтілік батареялар бұл қажеттілікті көптеген ескі шешімдерге қарағанда жақсы қанағаттандырды. Сондықтан қазіргі уақытта қайта зарядталатын технологиялардың үздіксіз дамуына қарамастан, сілтілік батареялар заманауи үй шаруашылықтарындағы ең кең таралған энергия көздерінің бірі болып қала береді.
Сілтілі батареялардың тарихы ойлап табу, қолайлы уақыт пен нарықтық сұраныс қалай бірігіп жұмыс істей алатынын көрсетеді. Жунгнер мен Эдисон сілтілі батареялардың идеясын нарық әлі дамымаған кезде ұсынған болатын, ал Урри XX ғасырдың ортасында осы химиялық жүйені нақты коммерциялық қажеттіліктермен сәтті ұштастырған. Нәтижесінде туған нәрсе тек батарея ғана емес, сонымен қатар қозғалмалы электроника дәуірінің дамуын ынталандырған негізгі платформа болды.
Бүгінгі күнде сілтілі батареялар қолданылуына қарай қаншалықты кең тарағанын көруге болады, бірақ олардың сәттілігі шынында да ондаған жылдар бойы жүргізілген эксперименттер мен жетілдірулерге негізделген. Бастапқы қайта зарядталатын сілтілі батареялардан бастап, қазіргі заманғы цинк-марганец диоксиді құрғақ элементтеріне дейін олардың дамуы бір реттік, лездік ойлап табуға қарағанда үздіксіз жетілдіру тарихына ұқсайды. Осы себепті сілтілі батареялар әркүнделікті қозғалмалы энергия көздерінің маңызды өкілі ретінде қалып отыр.
Портативті электроника дәуірін қозғап жіберген Льюис Эрридің табысына дейінгі Юнгнер мен Эдисонның алғашқы ойлап табуларынан бастап, сілтілі батареялардың қысқаша тарихы.
EN
