Bateri alkaline merupakan antara sumber kuasa pengguna yang paling berjaya dalam sejarah, menyumbang kira-kira 80% daripada pengeluaran bateri di Amerika Syarikat dan kira-kira 10 bilion bateri dihasilkan secara global setiap tahun. Bateri ini memberikan kuasa kepada peranti harian seperti lampu suluh, radio, mainan, kamera, pemain CD, pemain MP3, dan alat penyeru (pager). Sejarah perkembangannya bukanlah kisah seorang penemu tunggal, kerana kimia alkaline telah wujud dalam bentuk-bentuk lain jauh sebelum kemunculan bateri sel kering moden.
Mengapa sejarah ini kontroversi?
Sejarah bateri alkali adalah kontroversi kerana konsep "menggunakan elektrolit alkali" dibangunkan secara berasingan oleh orang yang berbeza. Jurutera Sweden Waldemar Jungner mencipta bateri perak-kadmium alkali boleh dicas semula pada tahun 1899 dan terlibat dalam penyelidikan mengenai bateri nikel-besi dan nikel-kadmium. Sementara itu, Thomas Edison membangunkan bateri alkali sendiri secara bebas pada tahun 1901 dengan harapan mencipta sumber kuasa yang kukuh, boleh dicas semula, dan praktikal.
Dengan kata lain, sejarah awal bateri alkali bukan milik mana-mana paten atau individu tertentu, tetapi merupakan hasil pembangunan selari di pelbagai wilayah.
Kajian Jungner menunjukkan bahawa kimia alkali boleh menyokong bateri yang boleh dicas semula; versi Edison seterusnya mendorong lagi pembangunan bateri penyimpanan tenaga berkuasa tinggi dan tahan lama. Bateri Edison menggunakan elektrolit kalium hidroksida dan elektrod nikel-besi, dan beliau menghabiskan bertahun-tahun untuk menguji pelbagai bahan sebelum menganggap produk tersebut sudah matang. Memandangkan kedua-dua penyelidik ini menjalankan kajian mereka secara bebas, tiada pertikaian sebenar mengenai peniruan. Pada akhirnya, teknologi bateri alkali telahpun menetapkan trajektori pembangunan yang panjang sebelum penggunaan meluas bateri rumah moden.
Kajian Jungner pada tahun 1899 mewakili peringkat awal pembangunan bateri alkali. Bateri boleh dicas semulanya, yang menggunakan elektrolit alkali, merupakan satu kejayaan besar berbanding banyak bateri terdahulu. Beliau juga terlibat dalam pembangunan teknologi nikel-besi dan nikel-kadmium, sehingga memegang tempat penting dalam sejarah bateri.
Bateri alkali Edison, yang dibangunkan pada tahun 1901, disempurnakan secara bebas dengan matlamat memenuhi keperluan sektor pengangkutan pada masa itu. Pasukan beliau berharap dapat mencipta bateri yang lebih ringan dan lebih berkuasa untuk menyokong kenderaan elektrik, yang ketika itu masih bersaing dengan sistem kuasa lain. Bateri Edison berbeza daripada bateri sel kering alkali yang kemudiannya dijual di kedai-kedai, tetapi ia mewakili arah yang sama dalam menangani masalah bekalan kuasa yang tahan lama dan mudah alih. Jungner, bersama Edison, meletakkan asas teknologi bagi para penemu seterusnya.
Tempoh Pemberhentian yang Panjang
Selepas kejayaan awal ini, pembangunan teknologi bateri alkali mengalami tempoh pemberhentian yang panjang. Walaupun sistem kimia tersebut wujud, permintaan pasaran terhadap sumber kuasa mudah alih yang kecil dan tahan lama tidak mencukupi untuk mendorong pembangunan yang pesat.
Kira-kira setengah abad kemudian, pada tahun 1950-an, situasi berubah. Dengan munculnya elektronik mudah alih dan peralatan rumah tangga, timbul keperluan terhadap bateri yang prestasinya lebih baik.
Pemacu pasaran yang paling penting ialah lampu suluh dan radio transistor yang sedang berkembang. Peranti-peranti ini memerlukan bekalan kuasa yang stabil dan tahan lama. Walaupun bateri zink-karbon tradisional mampu berfungsi, jangka hayatnya yang pendek dan prestasi lemah dalam peranti yang memerlukan kuasa tinggi menjadikannya tidak diingini. Peningkatan penggunaan elektronik pengguna menyebabkan pengguna menuntut bateri dengan jangka hayat lebih panjang, voltan lebih stabil, dan kurang keperluan penggantian, membuka jalan kepada bateri alkali moden.
Lompatan Besar Lewis Urry
Bateri kering alkali moden sering dikaitkan dengan jurutera Kanada Lewis Urry. Beliau bekerja di Eveready (jenama di bawah Union Carbide, yang kemudiannya berkembang menjadi Energizer). Pada tahun 1955, beliau dihantar ke sebuah makmal penyelidikan di Parma, Ohio, untuk memperbaiki bateri zink-karbon yang ketika itu mempunyai jangka hayat pendek.
Penemuan utama Urry ialah bahawa menggabungkan zink dengan mangan dioksida dan menggunakan elektrolit beralkali boleh menghasilkan bateri dengan jangka hayat yang lebih panjang, serta lebih sesuai untuk peralatan elektronik pengguna mudah alih. Beliau kemudian meningkatkan lagi prestasi bateri dengan menggunakan zink berbentuk serbuk.
Pada tahun 1957, Urry bersama Karl Kordesch dan P.A. Marsal memfailkan permohonan paten bagi bateri beralkali, yang kemudiannya diluluskan pada tahun 1960.
Bateri beralkali Eveready yang pertama dipasarkan antara tahun 1958 dan 1959, dan jenama tersebut secara rasmi ditukar nama kepada Energizer pada tahun 1980. Walaupun pengeluaran awal menghadapi beberapa masalah pembuatan, setelah masalah-masalah ini diselesaikan, bateri tersebut dengan cepat mencapai kejayaan komersial yang besar. Bateri beralkali yang masih digunakan hari ini pada asasnya berdasarkan rekabentuk asal Urry.
Bateri alkali moden menggunakan zink sebagai elektrod negatif (dioxid mangan sebagai elektrod positif) dan elektrolit alkali untuk menyokong tindak balas kimia. Sistem ini amat sesuai untuk peranti yang mengguna tenaga rendah hingga sederhana kerana ia mampu menghasilkan kuasa secara stabil dalam tempoh yang relatif panjang.
Oleh itu, bateri alkali adalah ideal untuk peranti seperti kawalan jauh, mainan, radio, dan lampu suluh.
Berbanding bateri terdahulu, bateri alkali menawarkan peningkatan ketara dari segi kebolehpercayaan, jangka hayat simpanan, dan kemudahan penggunaan. Harganya cukup murah untuk dihasilkan secara besar-besaran dan lebih unggul daripada bateri zink-karbon tradisional dalam banyak situasi harian. Bentuk silinder piawai mereka juga memudahkan pensisteman dan penggunaannya secara meluas dalam produk pengguna. Kombinasi sistem kimia dan proses pembuatan inilah yang menjadikan bateri alkali sebagai bateri pakai buang piawai di banyak isi rumah.
Bateri alkali digunakan secara meluas dalam pelbagai produk elektronik pengguna kerana ia mencapai keseimbangan yang baik antara kos, ketersediaan, dan prestasi. Bateri ini terutamanya sesuai untuk peranti yang tidak memerlukan kuasa seketika yang sangat tinggi tetapi memerlukan jangka hayat bateri yang panjang, seperti radio, mainan, kamera, dan lampu suluh. Popularitinya berpunca lebih daripada aspek kepraktisan berbanding kemajuan teknologi.
Kejayaan bateri alkali mencerminkan bagaimana teknologi menyesuaikan diri dengan kehidupan harian. Apabila elektronik mudah alih menjadi semakin biasa, pengguna memerlukan sumber tenaga yang murah, piawai, dan mudah digantikan. Bateri alkali memenuhi keperluan ini dengan lebih baik berbanding banyak penyelesaian sebelumnya. Oleh itu, walaupun teknologi boleh dicas semula terus berkembang hari ini, bateri alkali kekal sebagai salah satu sumber tenaga paling biasa di rumah-rumah moden.
Sejarah bateri alkali menunjukkan bagaimana penemuan, momen yang tepat, dan permintaan pasaran boleh beroperasi secara bersama-sama. Jungner dan Edison mencetuskan konsep bateri alkali sebelum pasaran matang, manakala Urry berjaya menggabungkan sistem kimia ini dengan keperluan komersial sebenar pada pertengahan abad ke-20. Apa yang akhirnya lahir bukan sekadar sebuah bateri, tetapi sebuah platform asas yang mendorong perkembangan era elektronik mudah alih.
Hari ini, bateri alkali begitu meluas sehingga kelihatan biasa sahaja, namun kejayaannya sebenarnya dibina atas dasar beberapa dekad eksperimen dan penambahbaikan. Dari bateri alkali boleh dicas semula awal hingga bateri sel kering zink-dioksida mangan moden, perkembangannya lebih menyerupai sejarah penyempurnaan berterusan berbanding satu penemuan tunggal yang berlaku secara mendadak. Ini menjelaskan mengapa bateri alkali kekal sebagai wakil penting bagi sumber kuasa mudah alih harian.
Sejarah ringkas bateri alkali, dari penemuan awal oleh Jungner dan Edison hingga kejayaan Lewis Urry yang memacu era elektronik mudah alih.
EN
