Alkalické batérie patria medzi najúspešnejšie spotrebiteľské zdroje energie v histórii a predstavujú približne 80 % výroby batérií v Spojených štátoch a približne 10 miliárd batérií vyrobených každoročne na celom svete. Napájajú každodenné zariadenia, ako sú napríklad baterkové svietidla, rádia, hračky, fotoaparáty, prehrávače CD, prehrávače MP3 a pagery. Ich vývojová história nie je príbehom jediného vynálezcov, pretože alkalická chémia existovala v iných formách už dlho pred vznikom moderných suchých článkov.
Prečo je táto história kontroverzná?
História alkalických batérií je kontroverzná, pretože koncept „použitia alkalického elektrolytu“ vyvinuli oddelene rôzni ľudia. Švédsky inžinier Waldemar Jungner vynašiel v roku 1899 dobíjateľné alkalické striebro-kadmiové batérie a zúčastnil sa výskumu niklo-železných a niklo-kadmiových batérií. Medzitým Thomas Edison nezávisle vyvinul v roku 1901 vlastné alkalické batérie s nádejou, že vytvorí pevný, dobíjateľný a praktický zdroj energie.
Inými slovami, raná história alkalických batérií nepatrila žiadnej jedinej patentovej prihláške ani jednotlivcovi, ale bola výsledkom paralelného vývoja v rôznych regiónoch.
Výskum Jungnera preukázal, že alkalická chemická zložka môže podporovať dobíjateľné batérie; verzia Edisona ďalej posunula vývoj batérií na ukladanie energie s vysokým výstupom a vysokou trvanlivosťou. Edisonova batéria používala elektrolyt z draselného hydroxidu a niklo-železné elektródy a Edison strávil roky testovaním rôznych materiálov, kým sa rozhodol, že je výrobok dokončený. Keďže obaja výskumníci svoje štúdie vykonávali nezávisle od seba, nedošlo k žiadnemu skutočnému sporu o plagiátorstvo. Nakoniec sa technológia alkalických batérií už pred širokým rozšírením moderných domácich batérií ustálila na dlhodobom vývojovom trajektórii.
Jungnerov výskum z roku 1899 predstavuje najrannejšiu fázu vývoja alkalických batérií. Jeho dobíjateľná batéria s alkalickým elektrolytom bola významným prelomom v porovnaní s mnohými staršími batériami. Zúčastnil sa tiež vývoja technológií založených na nikle a železe, ako aj na nikle a kadmiu, čím si získal dôležité miesto v histórii batérií.
Edisonova alkalická batéria, vyvinutá v roku 1901, bola dokončená nezávisle s cieľom uspokojiť potreby dopravného priemyslu v tom čase. Jeho tím sa snažil vytvoriť ľahšiu a výkonnejšiu batériu na podporu elektrických vozidiel, ktoré stále súťažili s inými pohonnými systémami. Edisonova batéria sa líšila od neskôr v obchodoch predávaných suchých alkalických článkov, avšak zastupovala podobný smer riešenia problému trvalého a prenositelného zdroja energie. Jungner spolu s Edisonom položil technologický základ pre neskorších vynálezcov.
Po týchto raných prelomových objavoch sa vývoj technológie alkalických batérií dlhodobo zastavil. Hoci chemický systém už existoval, trhová poptávka po malých, dlhodobo výkonných prenositelných zdrojoch energie nebola dostatočná na podporu rýchleho vývoja.
Približne pol storočia neskôr, v 50. rokoch 20. storočia, sa situácia zmenila. S nástupom prenositelnej elektroniky a spotrebných elektrických výrobkov vzrástla potreba batérií s lepším výkonom.
Najdôležitejšími trhovými príčinami boli kľúčovky a novovznikajúce tranzistorové rádia. Tieto zariadenia vyžadovali stabilný a dlhotrvajúci zdroj energie. Hoci tradičné batérie na báze zinku a uhlíka mohli fungovať, ich krátky životný cyklus a zlá výkonnosť v zariadeniach s vysokou spotrebou energie boli nežiadúce. Rozšírenie spotrebnej elektroniky viedlo používateľov k požiadavke na batérie s dlhšou výdržou, stabilnejším napätím a menším počtom výmen, čo otvorilo cestu pre moderné alkalické batérie.
Moderná suchá alkalická batéria sa často pripisuje kanadskému inžinierovi Lewisovi Urrymu. Pracoval v spoločnosti Eveready (značka pod spoločnosťou Union Carbide, neskôr rozvinutá do značky Energizer). V roku 1955 ho poslali do výskumného laboratória v Parme v štáte Ohio, aby vylepšil vtedy krátko žijúce batérie na báze zinku a uhlíka.
Urryho kľúčovým objavom bolo, že kombinácia zinku s oxidom mangánovým a použitie alkalického elektrolytu umožňuje vytvárať batérie s dlhšou životnosťou, ktoré sú lepšie vhodné pre prenositelné spotrebné elektronické zariadenia. Neskôr ďalej zlepšil výkon batérií použitím práškového zinku.
V roku 1957 podal Urry spolu s Karлом Kordeschem a P. A. Marsalom patentovú prihlášku na alkalickú batériu, ktorá bola udelená v roku 1960.
Prvé alkalické batérie značky Eveready sa predávali v rokoch 1958 až 1959 a značka bola oficiálne premenovaná na Energizer v roku 1980. Hoci sa v počiatočnej výrobe vyskytli niektoré výrobné problémy, po ich vyriešení sa batéria rýchlo stala veľmi komerčne úspešnou. Alkalické batérie, ktoré sa dnes stále používajú, sú v podstate založené na Urryho pôvodnom návrhu.
Moderné alkalické batérie používajú zink ako zápornú elektródu (oxid mangánový ako kladnú elektródu) a alkalický elektrolyt na podporu chemických reakcií. Tento systém je obzvlášť vhodný pre zariadenia s nízkou až strednou spotrebou energie, pretože dokáže stabilne dodávať výkon po relatívne dlhú dobu.
Alkalické batérie sú preto ideálne pre zariadenia, ako sú diaľkové ovládače, hračky, rádia a baterkové svietidla.
V porovnaní s predchádzajúcimi typmi batérií ponúkajú alkalické batérie výrazné zlepšenie v oblasti spoľahlivosti, trvanlivosti pri skladovaní a jednoduchosti použitia. Sú dostatočne lacné na to, aby sa dali hromadne vyrábať, a v mnohých bežných situáciách sú lepšie než tradičné zinkovo-uhlíkové batérie. Ich štandardizovaný valcovitý tvar tiež uľahčuje štandardizáciu a široké využitie v spotrebných výrobkoch. Práve táto kombinácia chemického systému a výrobného procesu urobila z alkalických batérií štandardnú jednorazovú batériu v mnohých domácnostiach.
Alkalické batérie sa široko používajú v rôznych spotrebiteľských elektronických zariadeniach, pretože poskytujú dobrý kompromis medzi cenou, dostupnosťou a výkonom. Sú obzvlášť vhodné pre zariadenia, ktoré nepotrebujú extrémne vysoký okamžitý výkon, ale vyžadujú dlhú životnosť batérie, napríklad rádia, hračky, fotoaparáty a baterkové svietidla. Ich popularita vyplýva skôr z praktičnosti než z technologickej sofistikovanosti.
Úspech alkalických batérií odzrkadľuje, ako sa technológia prispôsobuje každodennému životu. Keď sa prenosné elektronické zariadenia stali čoraz bežnejšími, spotrebitelia potrebovali lacný, štandardizovaný a ľahko vymeniteľný zdroj energie. Alkalické batérie tento požiadavky spĺňali lepšie ako mnohé predchádzajúce riešenia. Preto aj napriek neustálemu rozvoju dobíjateľných technológií zostávajú alkalické batérie jedným z najbežnejších zdrojov energie v moderných domácnostiach.
História alkalických batérií ukazuje, ako môžu spolu pôsobiť vynález, vhodný časový moment a trhová poptávka. Jungner a Edison predstavili koncept alkalických batérií ešte pred tým, než sa trh vyvinul, zatiaľ čo Urry v polovici 20. storočia úspešne spojil tento chemický systém s reálnymi komerčnými požiadavkami. V konečnom dôsledku vznikla nie len batéria, ale základná platforma, ktorá posunula vývoj éry prenosných elektronických zariadení.
Dnes sú alkalické batérie tak rozšírené, že sa zdajú byť bežnou vecou, avšak ich úspech je v skutočnosti postavený na desaťročiach experimentovania a zlepšovania. Od raných dobíjateľných alkalických batérií po moderné suché články na báze zinku a oxidu mangánového sa ich vývoj podobá viac na históriu nepretržitého dokončovania než na jediný okamžitý vynález. To vysvetľuje, prečo zostávajú alkalické batérie životaschopným a zásadným predstaviteľom každodenných prenosných zdrojov energie.
Stručná história alkalických batérií, od raných vynálezov Jungnera a Edisona po Lewisov objav Urryho, ktorý započal éru prenosných elektronických zariadení.
EN
