Baterie alkaliczne należą do najbardziej udanych źródeł zasilania dla konsumentów w historii, stanowiąc około 80% produkcji baterii w Stanach Zjednoczonych oraz około 10 miliardów baterii produkowanych rocznie na całym świecie. Zasilają codzienne urządzenia, takie jak latarki, odbiorniki radiowe, zabawki, aparaty fotograficzne, odtwarzacze CD, odtwarzacze MP3 oraz pagery. Historia ich rozwoju nie jest opowieścią o jednym wynalazcy, ponieważ chemia alkaliczna istniała w innych postaciach długą czas przed pojawieniem się nowoczesnych suchych ogniw.
Dlaczego ta historia jest kontrowersyjna?
Historia baterii alkalicznych jest kontrowersyjna, ponieważ koncepcja „używania elektrolitu alkalicznego” została opracowana niezależnie przez różnych ludzi. Szwedzki inżynier Waldemar Jungner wynalazł w 1899 roku akumulator alkaliczny srebro-kadmowy i brał udział w badaniach nad akumulatorami niklowo-żelazowymi oraz niklowo-kadmowymi. Tymczasem Thomas Edison niezależnie opracował własną baterię alkaliczną w 1901 roku, mając na celu stworzenie wytrzymałej, ładowalnej i praktycznej źródła zasilania.
Innymi słowy, wczesna historia baterii alkalicznych nie należy do żadnego jednego patentu ani osoby, lecz jest wynikiem równoległego rozwoju w różnych regionach.
Badania Jungnera wykazały, że chemia zasadowa może być podstawą do budowy akumulatorów; wersja opracowana przez Edisona przyczyniła się dalej do rozwoju wydajnych i trwało działających akumulatorów. Akumulator Edisona wykorzystywał elektrolit wodorotlenku potasu oraz elektrody niklowo-żelazowe, a sam wynalazca przez lata testował różne materiały, zanim uznał produkt za dojrzały. Ponieważ obaj badacze prowadzili swoje prace niezależnie od siebie, nie doszło do żadnego sporu dotyczącego plagiatu. Ostatecznie technologia akumulatorów zasadowych miała już długą historię rozwoju jeszcze przed powszechnym wprowadzeniem współczesnych baterii domowych.
Badania Jungnera z 1899 roku stanowią najwcześniejszy etap rozwoju akumulatorów zasadowych. Jego akumulator ładowalny, wykorzystujący zasadowy elektrolit, był istotnym przełomem w porównaniu do wielu wcześniejszych konstrukcji. Jungner brał również udział w rozwoju technologii niklowo-żelazowych i niklowo-kadmowych, dzięki czemu zajmuje ważne miejsce w historii akumulatorów.
Bateria alkaliczna Edisona, opracowana w 1901 roku, została stworzona niezależnie i miała spełniać potrzeby sektora transportowego tamtych czasów. Zespół Edisona dążył do stworzenia lżejszej i bardziej wydajnej baterii wspierającej pojazdy elektryczne, które wciąż konkurowały z innymi systemami napędowymi. Bateria Edisona różniła się od późniejszych komercyjnych baterii alkalicznych typu sucha ogniwo, ale reprezentowała podobny kierunek rozwiązywania problemu trwałej i przenośnej energii. Jungner wraz z Edisonem położyli podwaliny technologiczne dla późniejszych wynalazców.
Po tych wczesnych przełomach rozwój technologii baterii alkalicznych przez długi czas uległ stagnacji. Choć układ chemiczny już istniał, popyt rynkowy na małe, trwałe i przenośne źródła zasilania był zbyt niski, aby zapewnić szybki postęp technologiczny.
Około pół wieku później, w latach 50. XX wieku, sytuacja uległa zmianie. Wraz z rozwojem elektroniki przenośnej i urządzeń gospodarstwa domowego wzrosła potrzeba baterii o lepszych parametrach.
Najważniejszymi czynnikami napędzającymi rynek były latarki i nowo powstające odbiorniki tranzystorowe. Urządzenia te wymagały stabilnego i długotrwałego zasilania. Choć tradycyjne ogniwa cynkowo-węglowe mogły funkcjonować, ich krótki czas życia oraz słaba wydajność w urządzeniach o wysokim poborze mocy były niepożądane. Rozprzestrzenianie się elektroniki użytkowej skłoniło użytkowników do żądania baterii o dłuższym czasie pracy, bardziej stabilnym napięciu oraz mniejszej liczbie cykli wymiany, co otworzyło drogę dla współczesnych baterii alkalicznych.
Współczesna alkaliczna bateria sucha jest często przypisywana kanadyjskiemu inżynierowi Lewisowi Urry’emu. Pracował on w firmie Eveready (marka należąca do Union Carbide, która później przekształciła się w Energizer). W 1955 roku został wysłany do laboratorium badawczego w Parma w stanie Ohio, aby ulepszyć ówcześnie krótkotrwałe ogniwa cynkowo-węglowe.
Głównym odkryciem Urry’ego było stwierdzenie, że połączenie cynku z dwutlenkiem manganu oraz zastosowanie elektrolitu alkalicznego pozwala na stworzenie baterii o dłuższej żywotności, lepiej nadających się do przenośnych urządzeń elektronicznych przeznaczonych do użytku konsumenckiego. Później Urry jeszcze poprawił wydajność baterii, stosując cynk w postaci proszku.
W 1957 roku Urry, wraz z Karlem Kordeschem i P.A. Marsalem, złożył wniosek patentowy dotyczący baterii alkalicznej, który został udzielony w 1960 roku.
Pierwsze baterie alkaliczne marki Eveready wprowadzono na rynek w latach 1958–1959, a w 1980 roku marka została oficjalnie przemianowana na Energizer. Choć wczesna produkcja napotkała pewne problemy technologiczne, to po ich rozwiązaniu bateria szybko odniosła duży sukces komercyjny. Obecnie stosowane baterie alkaliczne oparte są zasadniczo na pierwotnym projekcie Urry’ego.
Nowoczesne baterie alkaliczne wykorzystują cynk jako elektrodę ujemną (dwutlenek manganu jako elektrodę dodatnią) oraz elektrolit alkaliczny wspierający reakcję chemiczną. Ten układ jest szczególnie odpowiedni dla urządzeń o niskim i średnim poborze mocy, ponieważ umożliwia stabilne dostarczanie energii przez stosunkowo długi czas.
Dlatego baterie alkaliczne są idealne do zasilania urządzeń takich jak piloci zdalnego sterowania, zabawki, odbiorniki radiowe oraz latarki.
W porównaniu z wcześniejszymi typami baterii baterie alkaliczne oferują znaczne usprawnienia pod względem niezawodności, trwałości magazynowania oraz łatwości użytkowania. Są one na tyle tanie, że można je produkować masowo, a w wielu codziennych zastosowaniach przewyższają tradycyjne baterie cynkowo-węglowe. Ich ustandaryzowany kształt cylindryczny ułatwia także standaryzację i sprawdza się szeroko w produktach konsumenckich. To właśnie połączenie układu chemicznego i procesu produkcyjnego sprawiło, że baterie alkaliczne stały się domyślnym rodzajem baterii jednorazowego użytku w wielu gospodarstwach domowych.
Baterie alkaliczne są powszechnie stosowane w różnych produktach elektroniki użytkowej, ponieważ zapewniają dobre zestawienie kosztu, dostępności i wydajności. Są szczególnie odpowiednie dla urządzeń, które nie wymagają bardzo wysokiej mocy chwilowej, ale potrzebują długotrwałego czasu pracy na jednym ładowaniu, takich jak odbiorniki radiowe, zabawki, aparaty fotograficzne i latarki. Ich popularność wynika bardziej z praktyczności niż zaawansowania technologicznego.
Sukces baterii alkalicznych odzwierciedla sposób, w jaki technologia dostosowuje się do codziennego życia. W miarę jak elektronika przenośna stawała się coraz powszechniejsza, konsumenci potrzebowali taniego, ustandaryzowanego i łatwo wymienialnego źródła zasilania. Baterie alkaliczne lepiej spełniały to zapotrzebowanie niż wiele wcześniejszych rozwiązań. Dlatego też, mimo ciągłego rozwoju technologii akumulatorów dziś, baterie alkaliczne pozostają jednym z najpowszechniejszych źródeł zasilania w nowoczesnych gospodarstwach domowych.
Historia baterii alkalicznych pokazuje, jak wynalazek, sprzyjająca chwila oraz popyt rynkowy mogą działać razem. Jungner i Edison wymyślili koncepcję baterii alkalicznych jeszcze przed dojrzeniem rynku, podczas gdy Urry w połowie XX wieku pomyślnie połączył ten układ chemiczny z rzeczywistymi potrzebami komercyjnymi. To, co w końcu powstało, nie było jedynie baterią, lecz podstawową platformą, która przyspieszyła rozwój ery przenośnej elektroniki.
Dziś baterie alkaliczne są tak powszechne, że wydają się banalne, ale ich sukces opiera się w rzeczywistości na dziesięcioleciach eksperymentów i ulepszeń. Od wczesnych akumulatorów alkalicznych po nowoczesne suchy ogniwa cynkowo-mnagnetykowe – ich rozwój przypomina bardziej historię ciągłego doskonalenia niż pojedynczy, chwilowy wynalazek. Dlatego właśnie baterie alkaliczne pozostają kluczowym przedstawicielem codziennych źródeł zasilania przenośnego.
Krótki przegląd historii baterii alkalicznych, od wczesnych wynalazków Jungnera i Edisona po przełomowe osiągnięcie Lewisa Urry’ego, które zapoczątkowało erę przenośnej elektroniki.
EN
