Alkaliske batterier er blant de mest vellykkede forbrukerbatteriene i historien og står for omtrent 80 % av batteriproduksjonen i USA og ca. 10 milliarder batterier produsert globalt hvert år. De driver daglig brukte enheter som lommelykter, radioer, leker, kameraer, CD-spillere, MP3-spillere og varsler. Utviklingshistorien deres er ikke en fortelling om én enkelt oppfinner, da alkalisk kjemi eksisterte i andre former lenge før moderne tørrcellebatterier ble utviklet.
Hvorfor er denne historien kontroversiell?
Historien om alkaliske batterier er kontroversiell fordi konseptet «å bruke en alkalisk elektrolytt» ble utviklet separat av ulike personer. Den svenske ingeniøren Waldemar Jungner oppfant det oppladbare alkaliske sølv-kadmium-batteriet i 1899 og deltok i forskning på nikkel-jern- og nikkel-kadmium-batterier. I mellomtiden utviklet Thomas Edison uavhengig sitt eget alkaliske batteri i 1901, med målet å lage en robust, oppladbar og praktisk kraftkilde.
Med andre ord tilhørte den tidlige historien om alkaliske batterier ikke ett enkelt patent eller én enkelt person, men var resultatet av parallell utvikling i ulike regioner.
Jungners forskning viste at alkalisk kjemi kunne støtte oppladbare batterier; Edisons versjon bidro ytterligere til utviklingen av høyytbytte, slitesterke energilagringsbatterier. Edisons batteri brukte kaliumhydroxid som elektrolytt og nikkel-jern-elektroder, og han brukte år på å teste ulike materialer før han anskuet produktet som moden. Siden begge forskerne utførte sine studier uavhengig av hverandre, oppsto det ingen reell plagiatkontrovers. Til slutt hadde alkalibatteriteknologien allerede etablert en lang utviklingsbane før den bredt utbredte bruken av moderne husstandsbatterier.
Jungners forskning fra 1899 representerer den tidligste fasen av utviklingen av alkalibatterier. Hans oppladbare batteri, som brukte en alkalisk elektrolytt, var en betydelig gjennombrudd sammenlignet med mange tidligere batterier. Han deltok også i utviklingen av nikkel-jern- og nikkel-kadmium-teknologier og har dermed en viktig plass i batterihistorien.
Edisons alkaliske batteri, utviklet i 1901, ble fullført uavhengig og hadde som mål å oppfylle behovet i transportsektoren på den tiden. Hans team håpet å lage et lettere og kraftigere batteri for å støtte elektriske kjøretøy, som fortsatt konkurrerte med andre drivsystemer. Edisons batteri var annerledes enn de alkaliske tørrcellebatteriene som senere ble solgt i butikker, men det representerte en lignende retning når det gjaldt løsningen av problemet med holdbare, bærbare strømkilder. Jungner, sammen med Edison, la teknologisk grunnlag for senere oppfinnere.
En lang periode med stagnasjon
Etter disse tidlige gjennombruddene gikk utviklingen av alkaliske batteriteknologier i en lang periode i stå. Selv om det kjemiske systemet eksisterte, var markedets etterspørsel etter små, langvarige bærbare strømkilder utilstrekkelig til å drive rask utvikling.
Omtrent et halvt århundre senere, på 1950-tallet, endret situasjonen seg. Med oppkomsten av bærbare elektroniske enheter og husholdningsapparater oppsto behovet for batterier med bedre ytelse.
De viktigste markedsdrevende faktorene var lommelykter og de nye transistorradiostasjonene. Disse enhetene krever stabil og langvarig strømforsyning. Selv om tradisjonelle sink-karbonbatterier kunne fungere, var deres korte levetid og svake ytelse i strømkravende enheter uønsket. Utbredelsen av forbrukerelektronikk førte til at brukerne kravde batterier med lengre levetid, mer stabil spenning og færre utskiftninger, noe som la grunnlaget for det moderne alkaliske batteriet.
Det moderne alkaliske tørrcellebatteriet tilskrives ofte den canadiske ingeniøren Lewis Urry. Han jobbet hos Eveready (et merke under Union Carbide, som senere ble utviklet til Energizer). I 1955 ble han sendt til et forskningslaboratorium i Parma i Ohio for å forbedre de da kortlivede sink-karbonbatteriene.
Urrys viktigste oppdagelse var at kombinasjonen av sink med manganoksid og bruk av en alkalisk elektrolytt kunne skape batterier med lengre levetid, bedre egnet for bærbare forbrukerelektronikker. Senere forbedret han ytterligere batteriytelsen ved å bruke sink i pulverform.
I 1957 innsendte Urry sammen med Karl Kordesch og P.A. Marsal en patentsøknad for et alkalisk batteri, som ble innvilget i 1960.
De første Eveready-alkalibatteriene ble markedsført mellom 1958 og 1959, og merkenavnet ble offisielt endret til Energizer i 1980. Selv om den tidlige produksjonen møtte noen fabrikasjonsproblemer, oppnådde batteriet raskt stor kommersiell suksess når disse problemene var løst. De alkalibatteriene som fortsatt brukes i dag bygger i prinsippet på Urrys opprinnelige design.
Moderne alkaliske batterier bruker sink som den negative elektroden (mangandioxid som den positive elektroden) og en alkalisk elektrolytt for å støtte den kjemiske reaksjonen. Dette systemet er spesielt egnet for enheter med lav til medium effektkonsum, siden det kan levere strøm stabilt over en relativt lang periode.
Derfor er alkaliske batterier ideelle for enheter som fjernkontroller, leker, radioer og lommelykter.
I forhold til eldre batterityper gir alkaliske batterier betydelige forbedringer når det gjelder pålitelighet, lagringstid og bruksvennlighet. De er billige nok til å produseres i store mengder og overlegne tradisjonelle sink-karbon-batterier i mange dagligdagssituasjoner. Den standardiserte sylindriske formen gjør dem også enkle å standardisere og de brukes derfor utstrakt i forbrukerprodukter. Det er denne kombinasjonen av kjemisk system og produksjonsprosess som har gjort alkaliske batterier til det vanligste engangsbatteriet i mange husholdninger.
Alkaliske batterier brukes mye i ulike forbrukerelektronikaprodukter fordi de gir en god balanse mellom pris, tilgjengelighet og ytelse. De er spesielt egnet for enheter som ikke krever ekstremt høy momentan effekt, men som trenger lang batterilevetid, for eksempel radioer, leker, kameraer og lommelykter. Deres popularitet skyldes mer praktisk bruk enn teknologisk sofistikasjon.
Suksessen til alkaliske batterier viser hvordan teknologi tilpasser seg hverdagslivet. Ettersom bærbare elektroniske enheter ble stadig vanligere, hadde forbrukerne behov for en billig, standardisert og lett utskiftbar strømkilde. Alkaliske batterier oppfylte dette behovet bedre enn mange tidligere løsninger. Derfor forblir alkaliske batterier, selv med den kontinuerlige utviklingen av oppladbare teknologier i dag, en av de mest vanlige strømkildene i moderne husholdninger.
Historien om alkaliske batterier viser hvordan oppfinnelse, gunstige tidspunkter og markedsetterspørsel kan samarbeide. Jungner og Edison utviklet konseptet for alkaliske batterier før markedet var moden, mens Urry i midten av det 20. århundre vellykket kombinerte dette kjemiske systemet med reelle kommersielle behov. Det som til slutt ble født, var ikke bare et batteri, men en grunnleggende plattform som drev utviklingen av den bærbare elektronikktiden.
I dag er alkaliske batterier så utbredte at de virker vanlige, men suksessen deres bygger faktisk på tiår med eksperimentering og forbedring. Fra tidlige gjeldbare alkaliske batterier til moderne sink-mangandioksid-tørrcellebatterier er utviklingen mer en historie om kontinuerlig forfining enn en enkelt, øyeblikkelig oppfinnelse. Dette forklarer hvorfor alkaliske batterier fortsatt er en viktig representant for daglige bærbare strømkilder.
En kort historie om alkaliske batterier, fra de tidlige oppdagelsene av Jungner og Edison til Lewis Urrys gjennombrudd som drev den bærbare elektronikktiden.
EN
